电磁流量计气泡噪声问题的避免和解决方法

    众所周知，电磁流量计测量原理是法拉第电磁感应定律测量封闭管道中的导电液体和浆液中的体积流量，包括酸、碱、盐等强腐蚀性的液体。电磁流量计在钢铁行业冷却水测量中出现的误报警大多是由气泡擦过电极，形成短暂时间的感应信号为零，这是一种气穴现象，我们称这种故障为气泡噪声(bubble noise)。下面介绍一下气泡噪声问题的避免和解决方法。

    首先，应从安装上满足电磁流量计上游直管段长度要求, 规范仪表的安装, 选择远离热源的安装场所, 合理使用管道流速, 选用光洁度高的PFA 氟塑料衬里和高纯氧化铝工业陶瓷导管。这些措施将有助于防止或减小旋涡和气体分离的发生。也就是说, 改进传感器制造工艺、改善使用仪表环境条件和安装条件、采用仪表上游加装排气阀等措施, 有可能避免问题的发生。

    其次, 合理地设置流量计阻尼时间和功能, 也可以解决出现气泡噪声测量的误报警。阻尼时间的选择是根据流量信号中发生气泡噪声的脉冲宽度来选取。一般应取阻尼时间为气泡噪声脉冲宽度的3~ 5倍。如气泡噪声脉冲宽度是10 s, 阻尼时间应取30~ 50 s。具体选择应根据要求的控制精度, 3倍脉冲宽度控制误差在5%, 5倍脉冲宽度控制精度高于1%。

    加大仪表阻尼时间能有效地解决这种脉冲型气泡噪声的影响, 同时也带来了反应迟钝的缺点, 即当真正流量波动时, 仪表反应很慢。这对要求灵敏控制的冷却水系统无疑是个难题。为了解决这个问题, 智能化电磁流量计可以使用软件逻辑判断即粗大误差处理的方法。在出现这种故障时, 通过调整流量的不敏感时间和变化幅度限制这两个条件来判断是流量的变动, 还是气泡擦过电极。如果不是气泡擦过电极的噪声, CPU按正常采样、运算和数字滤波; 如果判定产生的是气泡噪声, 切除测量值, 维持前面的流量测量值。这样, 正常流量测量期间阻尼时间仍然为3~6s。只有在有气泡噪声时, 根据脉冲宽度设置的长短将不敏感时间加长, 系统控制的时间也会加长。

    当我们合理选择具有粗大误差抑制功能电磁流量转换器的变化率限制值和不敏感时间值时, 转换器不仅能够抑制气泡噪声引起的误报警, 而且在正常工作时仪表的反应速度仍然能够保持所设置的阻尼时间值。

   气泡噪声的研究, 应该是用气泡对电磁流量传感器电极进行模拟试验, 但目前尚未有这种条件。因此, 我们只用电磁流量信号发生器信号的切换, 进行气泡噪声的模拟。适当地选取阻尼时间和智能型电磁流量计处理气泡噪声故障的方法, 对观察流量计显示与输出信号变化, 判断处理气泡噪声的效果明显。切换智能电磁流量计标准信号源的开关, 快速设置流速和零点, 按需要保持信号为零的时间, 模拟气泡噪声的发生和存在。改变仪表阻尼时间并设置不同的变化率限制值及不敏感时间值, 测试仪表输出的变化。结果表明, 加大阻尼时间和智能化气泡噪声处理都能达到输出不发生大的变化, 后者更有利于正常测量期间测量反应速度的提高。

    之前介绍的山西某钢铁公司的炼钢厂连铸冷却水测量中出现了故障流量，经过用本文介绍的气泡噪声的解决办法之后, 流量计在现场运行也就正常了, 并且未再出现气泡故障报警。金湖鼎诚仪表有限公司生产的系列智能电磁流量计是采用国内外最先进技术研制开发的全能智能流量计，在设计产品结构、选材、制定工艺、生产装配和出厂测试等过程中每一个环节都非常细致讲究。