电磁流量计传感器在测量高雷诺数流体时,测量电极的粗糙度大于黏性底层的厚度,将会对测量造成很大的误差。如果采用对电极的深加工或者改变电极的原料如采用贵金属等来减小粗糙度的方法可以避免这种误差,但是这样会增加电磁流量计的制造成本,且如果被测流体含有固体颗粒,固体颗粒对电极的撞击，仍然会加大电极的粗糙度。因此,提出了一-种新的方法,来避免电极的粗糙度对流场的影响。具体思路和方案如下:
对电磁流量传感器的结构进行改造,把测量电极附近的管道口径加宽,宽度远大于电极的表面粗糙度,这样测量电极的表面粗糙度就可以不影响管道流场,从而避免电极表面粗糙度所引起的测量误差。
改造原理具体体现为:在电磁流量计传感器测量管中的电极改变为由一段固体电极和一段液体电极串叠组成,并由液体电极部分与测量管内待测液体相接触。液体电极部分是管内通往对应固体电极.的充满导电性流体的管道加宽部分组成。液体电极的导电性流体可以是待测流体灌人管道加宽部分所形成的液体。这样,待测流体中在测量管内流动时,其流场不直接受到电磁流量计传感器的测量电极表面粗糙度影响,同时,测量管内待测流体产生的感应电势可以通过液体电极传输到固体电极.电磁流量计转换器的信号测量单元连接在固体电极,测量待测液体流动所产生的感应电势信号。
应用CFD方法对流场进行数值仿真来验证该方法。在同样的边界条件和初始条件下,设定管道直径为60miimn,流体介质为水，平均流速为5m/s,雷诺数为300000,对电极处的管道口径加宽,电极处粗糙度为0,流速分布云图如图5所示;电极处的流场云图放大如图6所示;对电极部分设定粗糙度,此时电极处的流场图如图7所示。
对比图6与图7可以看出,在平均流速为5m/s的条件下,加宽电极处管道口径后,测量电极附近的流场基本不受电极表面粗糙度的影响,这样可以避免电极的表面粗糙度对电磁流量计传感器测量所造成的误差,从而证明了该方案的可行性 |
