摘要：介紹電磁流量計的工作原理，給出電磁流量計特征系數(shù)的修正公式。以水為實驗介質(zhì)，基于靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，研究了介質(zhì)溫度對電磁流量計特征系數(shù)的影響。結(jié)果表明:當(dāng)流體溫度在16．7～30．0℃時，電磁流量計相對示值誤差在±0．13%以內(nèi)，介質(zhì)溫度的影響可以忽略;當(dāng)流體溫度在30～63℃時，介質(zhì)溫度的影響不能忽略。將修正后的特征系數(shù)應(yīng)用于電磁流量計測量實驗中，得到DN80mm和DN100mm電磁流量計的相對示值誤差的***大值為0．03%，滿足實驗要求。

 電磁流量計的測量通道是一段無阻流件的光滑直管，不易阻塞，因此適用于測量含有固體顆?；蚶w維的固液兩相流量。電磁流量計因具有壓力損失相對較小、量程范圍和口徑范圍寬、反應(yīng)靈敏、可測量瞬時脈動流量及可測量正反兩個方向的流量等特點，已廣泛應(yīng)用于高溫化工工業(yè)現(xiàn)場中，實現(xiàn)對各種導(dǎo)電液體的流量測量［1～5］。
 目前，電磁流量計的出廠檢驗與檢定工作是在實驗室常溫參考條件下進(jìn)行的，但實際工業(yè)現(xiàn)場通常是高溫環(huán)境，與實驗室參考條件有較大偏離，由此對電磁流量計造成的測量誤差尚不明確。盡管學(xué)者們對電磁流量計進(jìn)行了大量研究分析［3～7］，但很少涉及到流體介質(zhì)溫度變化對電磁流量計測量誤差的影響。2017年，許瑞祥對3個不同品牌的電磁流量計進(jìn)行了實驗研究，提出高精度電磁流量計會受到介質(zhì)溫度的影響［8］。為了使檢定和計量工作更加科學(xué)合理，筆者結(jié)合電磁流量計的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用條件，應(yīng)用蒸汽流量計量站靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，就介質(zhì)溫度對電磁流量計特征系數(shù)的影響進(jìn)行實驗研究。

1、電磁流量計的工作原理：
 在感應(yīng)強度為B的磁場中，垂直于磁場方向放置一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動時，導(dǎo)電流體將切割磁感線，導(dǎo)體兩端將產(chǎn)生感生電動勢E，即:E=kBD珋v(1)式中k———比例常數(shù)。圓形截面管道的體積流量qV為:qV=πD24珋v(2)結(jié)合式(1)、(2)可得:qV=πD4k·EB(3)令K=πD4k，則式(3)可進(jìn)一步表示為:qV=K·EB
 定義K為電磁流量計的特征系數(shù)，該系數(shù)通常由實流標(biāo)定得到。然而當(dāng)介質(zhì)溫度升高時:流體在管道中的流場分布情況會發(fā)生變化;流體粘度變小，流速增大;傳感器通徑會發(fā)生變化?；诖耍P者重點研究介質(zhì)溫度對電磁流量計特征系數(shù)的影響。

2、電磁流量計特征系數(shù)的修正：
 特征系數(shù)的主要任務(wù)是將外在環(huán)境因素引起的測量誤差、傳感器測量管內(nèi)徑誤差、磁感應(yīng)強度誤差、流速分布非軸對稱性和電磁流量計制作工藝引起的誤差，代入特征系數(shù)表達(dá)式并予以修正。
 以DN80mm電磁流量計為例，其工作方式為脈沖輸出，輸出頻率5kHz，設(shè)電磁流量計的脈沖系數(shù)(單位體積的被測介質(zhì)滿管經(jīng)過電磁流量計時發(fā)出的脈沖數(shù))K'0=150000m－3。選用靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行實驗，測試溫度范圍為16．7～63．0℃，待被測介質(zhì)溫度和流量穩(wěn)定后，在實測時間間隔內(nèi)收集到的被測液體重量為(Ws)ij，經(jīng)過被測液體密度和空氣浮力修正計算得到的標(biāo)準(zhǔn)體積為(Vs)ij。設(shè)被測電磁流量計第i個流量點第j次實測時間間隔輸出的脈沖數(shù)為Nij，則第i個流量點第j次實測的脈沖系數(shù)K'ij為:

3、實驗與誤差分析：
3．1、實驗方案：
 采用蒸汽流量計量站靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行實驗研究，流量測量范圍1～600m3/h，擴(kuò)展不確定度Urel=0．05%(k=2)。以水為實驗介質(zhì)，選取DN80mm和DN100mm的0．5級電磁流量計，每個測試點測量3次，共180次測試，研究電磁流量計特征系數(shù)隨溫度變化的特性。具體實驗方案見表1。

表 1 實驗方案
3． 2、實驗數(shù)據(jù)與誤差分析：
  首先，在常溫 16． 7℃ 下對被測流量計進(jìn)行標(biāo)定，得到標(biāo)定后的脈沖系數(shù) K'0，并修正初始特征系數(shù) K0。對流量計的特征系數(shù)進(jìn)行修改后，得到DN80mm 電磁流量計的特征系數(shù)為 0． 920 5，脈沖系數(shù)為 150 000m－ 3; DN100mm 電磁流量計的特征系數(shù)為 1． 131 3，脈沖系數(shù)為 90 000m－ 3。

a． 當(dāng)流體介質(zhì)溫度在 16． 7 ～ 30． 0℃ 時，與K0相比 Kt略減小，但變化不明顯，可以忽略;
b． 當(dāng)流體介質(zhì)溫度在 30 ～ 55℃ 時，與 K0相比 Kt繼續(xù)減小，但 Kt仍趨于穩(wěn)定;
c． 當(dāng)流體介質(zhì)溫度高于 55℃ 時，特征系數(shù)Kt在階段 b 的基礎(chǔ)上再減小。

圖 1 兩種口徑的電磁流量計特征系數(shù)隨溫度的變化情況
  被測電磁流量計特征系數(shù)的相對誤差如圖 2 所示。

圖 2 兩種口徑的電磁流量計特征系數(shù)的相對誤差

  根 據(jù) JJG 1033-2007［9］， DN80mm 和DN100mm 電磁流量計在不同溫度下的相對示值誤差和重復(fù)性見表 2。可以看出，當(dāng)流體溫度在16． 7 ～ 30． 0℃ 時，電磁流量計的相對示值誤差在± 0． 13% 以內(nèi)，筆者認(rèn)為在此溫度范圍內(nèi)，介質(zhì)溫度變化對電磁流量計的影響可以忽略。當(dāng)流體溫度在 30 ～ 63℃時，電磁流量計的相對示值誤差正偏，***大誤差為 0． 60% ，對于 DN100mm 的電磁流量計，其相對示值誤差已經(jīng)超出了 0． 5 級電磁流量計的精度范圍。因此，當(dāng)電磁流量計用于高溫環(huán)境的高精度測量時，介質(zhì)溫度的影響一定不能忽略。

表 2 未修正電磁流量計的相對示值誤差和重復(fù)性