用电磁流量计测量熔融态金属流量

【资料简介】

江苏金鼎自动化仪表有限公司 ：姚佳明  

用电磁流量计测量熔融态金属流量可以说是典型的高温流量测量的例子。在这种情况下，选择电磁流量计的基本原则归纳起来有以下两点：

      1 原理明确。在输出上很少混进非流量信号，而且产生非流量信号的因素可以控制。

      2 结构非常简单。不用维修，可靠性高。

      *项指出了在原理上不存在妨碍流动的因素，实际上不仅可以忽视压力损失，而且，输出信号从理论上得到了明确。也就是说，输出信号只依赖于磁场的强度和配管的几何尺寸，如掌握了现已确定的技术，测量上的重点就是要*控制磁场。也就是说，被测流体的物性参数对输出几乎不产生什么影响：其他原理结构的流量计也是如此。但这种情况，特别是流量计的实流校准需要很大的费用。由于实用上存在困难，因此，非常希望免掉这一项还能完成工作。通过实测输出的理论分析，小口径的流量计已搞清楚了。如果口径增大，会产生磁场端部效应，随之产生电动势，增加磁场的反作用．输出和流量之间的线性被破坏，给理论上的处理增加了困难。但是，上述理论还可直接应用。

      另外，它的结构有以下三个部件：

      （1）本身构成流路、具有绝缘管机能的不锈钢管；
      （2）在该管壁上，在与管中心对称的两个位置用焊接方法安装的导线；
      （3）形成磁场的磁场装置。所以结构简单。并且在使用磁场装置和*磁铁时，不用任何外部辅助能源就可得到输出信号。

      通过以上所述可以得出结论：即使是测量镕融态金属，也是用与配管相同的材料形成流量计的流路。所以，高温流设计基本上没有什么特殊的注意参项。因此该种流量计就是高温熔融态金属的处理和电磁流量计的理论、结构两项事项的相加。其研究成果的详细内容汇集在日本机械学会的调查报告中，这里只叙述特殊的事项。

      结构

      试制的测量液态金属用的电磁流量计的结构，主要按磁场发生装置的不同而不同根据用途大致分以下四种。

      1 炉内通道用*磁铁式。
      2 过程用*磁铁式。
      3 过程用大口径直流鞍型线圈式。
      4 炉内用涡电流差动流速式。

      在图1的（a）、（b）、（c）、（d）中示出了与四种用途相对应的结构图，第（1）和第（4）种用于炉内，包括磁场装置的整个流量计暴露在高温下。与此相反，第（2）和第（3）种用于炉外，磁场装置只限于较低的温度。下面简单说明这四种磁场装置。

图1 液体金属用电隘流zui计的结构

      在（1）的场合由*磁铁（与管路成同心圆）和极片形成匀强磁场。磁铁用铝镍钴合金，极片用纯铁。因为在500℃左右的高温下使用，所以应该在形成磁回路后，降低磁感应随温度变化而出现的非可逆变化，在高温下进行热干燥的热处理。

      在（2）的组合，磁铁本身的温度可以接近于室温，因此，不需要上述的特殊处理。但是，为了减少漏磁，发挥磁铁的性能，可用组合磁铁来构成。

      与（2）相反第（3）种需要外部电源等。有时还需要磁通修正装置，但磁结构的限制少，设计的自由度大。

      第（4）种和过去的原理结构不同，它是相据差动变压器研制的，其目的是用于检测检测部附近的流速

      关于液态金属用电磁流量计的理论，详细记载在舍克利夫的著作中。在实用中，输出E用下式表示：

      E=K₁*K₂*K₃BDV

      这里：B为磁感应（韦伯/厘米2）；
               D韦管内径（厘米）；
               V韦流体平均流速（米/秒）；
               K₁为管壁输出短路效应修正系数；
               K₂为磁场端部流体短路修正系数；
               K₃为管膨胀修正系数。

      不管那种场合，原理上管路材料都是非磁性的，电导率比流体低。所以，使用与配管相同的或较薄的奥氏不锈钢管。为了很好的使金属与液体接触，除了要仔细的处理内表面外，焊接、检查等也要一样进行。取出信号的导线，用在炉内时，可是用MI电缆，用在炉外时，可使用普通钢线。但是，从减少因热电动势而引起的误差的角度来讲，要求芯线和管路是同样材料。