鋼鐵(tiě)企(qǐ)業(yè)在高(gāo)爐檢漏和連(lián)鑄連(lián)軋(yà)操控中大量運(yùn)用上(shàng)海(hǎi)儀川儀表電磁流量(liáng)計來(lái)丈(zhàng)量(liáng)冷卻水(shuǐ)
。冷(lěng)卻水的丈(zhàng)量(liáng)信(xìn)號(hào)往(wǎng)往與(yǔ)設備(bèi)開啟(qǐ)相(xiāng)關，任何(hé)一(yī)個(gè)誤動(dòng)作(zuò)將會(huì)構成無法彌補的(dí)丟(diū)失(shī)
。丈量(liáng)與操(cāo)控的(dí)精度(dù)和(hé)可靠性涉及到設備安全，節省(shěng)能(néng)耗以及鋼鐵商品(pǐn)性(xìng)能指標
。因而(ér)，鋼鐵(tiě)出(chū)產(chǎn)進程(chéng)對電(diàn)磁(cí)流(liú)量計(jì)請求(qiú)具有反響敏捷，活絡(luò)度高，重復(fù)性(xìng)安(ān)穩(wěn)性好，可(kě)靠性(xìng)高級特(tè)色
。

這篇(piān)文章討(tǎo)論的即(jí)是為處理(lǐ)鋼(gāng)鐵(tiě)出(chū)產(chǎn)高(gāo)爐檢漏和(hé)連軋(yà)連鑄中冷卻水(shuǐ)可靠丈量(liáng)的疑問(wèn)
。

1，冷卻水(shuǐ)丈量的(dí)一個毛病(bìng)特例

某鋼鐵公司的(dí)煉鋼(gāng)廠(chǎng)連鑄冷(lěng)卻水丈量(liáng)中(zhōng)呈現了(liǎo)如圖(tú)1所示的(dí)毛(máo)病流(liú)量曲(qū)綫(xiàn)
。流量(liáng)毛(máo)病(bìng)改動呈(chéng)脈衝(chōng)規則，脈(mài)衝(chōng)的(dí)起(qǐ)伏(fú)約為(wéi)120m3/h，毛(máo)病(bìng)脈衝寬(kuān)度大(dà)約為10～12s，周期不(bù)定
。這(zhè)種(zhǒng)毛(máo)病構成了體(tǐ)係的(dí)誤報警，致(zhì)使(shǐ)工(gōng)廠(chǎng)出產進程(chéng)中的嚴峻(jùn)事(shì)故
。盡管電(diàn)磁流量計具有必定的(dí)智能化毛(máo)病判(pàn)別功用，但(dàn)因為毛(máo)病是不(bù)定期發作的，很難(nán)捕(bǔ)捉(zhuō)到(dào)檢(jiǎn)查毛(máo)病發(fā)作(zuò)時流(liú)量(liáng)計(jì)所反映(yìng)的流(liú)體物化參數和噪(zào)聲攪(jiǎo)擾(rǎo)的信(xìn)息，因而(ér)很難(nán)依(yī)照(zhào)電(diàn)磁流量(liáng)計的(dí)常規辦(bàn)法去(qù)判別(bié)呈(chéng)現流量顯現輸出為零的(dí)也(yě)許(xǔ)性，很難斷定這種(zhǒng)毛病的(dí)緣(yuán)由(yóu)
。

傳感器裝置示意圖如(rú)圖(tú)2所(suǒ)示(shì)
。上遊是(shì)DN80管道經90°彎頭(tóu)後，由漸(jiàn)擴(kuò)管再(zài)擴(kuò)展(zhǎn)至(zhì)DN150管道(dào)進(jìn)入電磁(cí)流(liú)量(liáng)計傳(chuán)感(gǎn)器
。流(liú)量計上(shàng)遊的直管段長度缺乏(fá)5D，核算得到從DN80～DN150的擴展錐角β大(dà)約(yuē)為40°
。從現(xiàn)場(cháng)裝置狀(zhuàng)況(kuàng)剖析，開(kāi)始(shǐ)以為(wéi)毛(máo)病(bìng)也(yě)許(xǔ)是由氣(qì)泡擦(cā)過(guò)電(diàn)極構成(chéng)時刻短時刻的感應(yīng)信號為零所造(zào)成的
。也(yě)即(jí)是說，這是(shì)一(yī)種氣穴表(biǎo)象[2]
。所(suǒ)以，咱們稱這種毛(máo)病為“氣(qì)泡噪聲(shēng)”（bubblenoise）
。那麼氣泡又是(shì)怎(zěn)麼(mó)發作(zuò)的，為(wéi)何有(yǒu)時(shí)候模仿(fǎng)型轉換(huàn)器看不(bù)到(dào)這種(zhǒng)毛病
。

 

2，氣泡(pào)噪(zào)聲發(fā)作緣由的剖析

     從裝置狀(zhuàng)況(kuàng)看(kàn)，本(běn)例的裝(zhuāng)置(zhì)狀(zhuàng)況與(yǔ)電(diàn)磁(cí)流量計的(dí)裝置(zhì)請求(qiú)不符(fú)
。流量計上(shàng)遊的(dí)彎頭，擴展(zhǎn)管(guǎn)，以及刺(cì)進(jìn)熱電(diàn)偶，距(jù)電(diàn)極的(dí)直(zhí)管段缺(quē)乏5D
。這(zhè)些都是簡單在電(diàn)極鄰(lín)近發(fā)作旋渦和不對(duì)稱流速分布以及別離液(yè)體(tǐ)中(zhōng)氣體(tǐ)構(gòu)成氣泡的緣由
。上遊(yóu)由小口徑（DN80）以(yǐ)高流速(sù)（6m/s以上(shàng)的均匀流(liú)速(sù)），約40°的入(rù)射(shè)角流向DN150管道(dào)[3]
。

這(zhè)種沿(yán)著(zhuó)管壁非順滑的(dí)流體(tǐ)活動(dòng)，流(liú)體的流束(shù)首先是(shì)縮短呈(chéng)射流方式活動(dòng)，然後再逐步(bù)將流束(shù)分散為(wéi)軸(zhóu)對(duì)稱的充分(fēn)發展(zhǎn)流(liú)
。射(shè)流(liú)進(jìn)程會構(gòu)成擴展(zhǎn)管內(nèi)入(rù)口處周圍的負壓(yā)區域，於是在電(diàn)極(jí)前要(yào)發(fā)作(zuò)大量(liáng)的旋渦
。這(zhè)麼，破壞(huài)了電(diàn)磁(cí)流(liú)量(liáng)計丈(zhàng)量請求(qiú)即流速(sù)基(jī)地軸對(duì)稱的基(jī)本條件
。更嚴峻(jùn)的是因(yīn)為在(zài)電(diàn)極(jí)前(qián)構成(chéng)負(fù)壓(yā)，旋渦處也許別離氣(qì)體(tǐ)，並(bìng)漸(jiàn)漸集(jí)合(hé)構成氣(qì)泡(pào)
。別(bié)離(lí)的氣泡常(cháng)常(cháng)附(fù)在(zài)流(liú)速簡直(zhí)為(wéi)零(líng)的管(guǎn)壁上(shàng)，流(liú)體活動(dòng)簡(jiǎn)單(dān)帶著(zhuó)氣泡沿管壁移(yí)動
。當(dāng)氣泡(pào)沿(yán)管壁移動(dòng)擦過電極(jí)時(shí)，使(shǐ)電(diàn)極上(shàng)的感應(yīng)信(xìn)號為零(líng)，這時的丈量輸(shū)出和顯現為零
。

彎(wān)頭(tóu)和刺進(jìn)熱(rè)電(diàn)偶的下流(liú)也(yě)會(huì)有(yǒu)旋渦發(fā)作和氣(qì)體別離
。高溫(wēn)液體(tǐ)在(zài)旋渦(wō)發作(zuò)進程中更(gēng)簡(jiǎn)單汽(qì)化(huà)別離(lí)氣泡，這些都(dū)是鋼鐵(tiě)行業冷卻水(shuǐ)丈量時簡(jiǎn)單遇到的表(biǎo)象(xiàng)
。

別(bié)離(lí)的(dí)氣(qì)泡向下(xià)流(liú)移(yí)動(dòng)，擦(cā)過電極的時(shí)刻受(shòu)液(yè)體活(huó)動(dòng)速(sù)度，管道內壁(bì)粗糙度，流量(liáng)計麵料的(dí)潤滑程(chéng)度，電(diàn)極的(dí)形狀與(yǔ)傑出麵料(liào)的高度(dù)等(děng)要素的影響長短不定
。本(běn)例2台外(wài)表反映的毛病(bìng)時(shí)刻(kè)都在(zài)10s擺布(bù)
。

為了(liǎo)使(shǐ)外表(biǎo)輸出安穩(wěn)，電磁流(liú)量(liáng)計規劃有阻尼(ní)時(shí)刻
。外表的(dí)阻(zǔ)尼(ní)是在(zài)被(bèi)丈量(liáng)流(liú)量(liáng)改(gǎi)動(dòng)時可以滑(huá)潤外表(biǎo)的丈量(liáng)值(zhí)
。當(dāng)輸(shū)入(rù)量(liáng)階躍上升(shēng)到(dào)最大(dà)值，外(wài)表丈量(liáng)值並不(bù)是立即從(cóng)零到達最(zuì)大值(zhí)，而是需(xū)求(qiú)一段時刻
。把從零到最大輸(shū)出(chū)值的63%（或歐洲(zhōu)商品習氣界說為90%）所需求的時刻界(jiè)說(shuō)為(wéi)阻尼時刻
。電信號的阻(zǔ)尼(ní)時刻實際上是一個(gè)RC阻容(róng)濾(lǜ)波器的時刻常數(shù)，它是一個積(jī)分進程(chéng)
。

Ei為階躍(yuè)輸(shū)入信(xìn)號(hào)起(qǐ)伏；Eo為(wéi)積分輸(shū)出信號(hào)起伏(fú)；t為阻尼(ní)時刻；e=2.71828為常數；電(diàn)阻電容之積(jī)RC即(jí)是(shì)阻尼(ní)時刻(kè)常數；τ為階躍脈衝(chōng)信號(hào)的(dí)寬(kuān)度(dù)
。

當RC=τ時，輸(shū)出信(xìn)號到達輸(shū)入(rù)信號最大(dà)值(zhí)的(dí)63%；當RC=3τ時，輸出信號到達輸入信號(hào)最大值(zhí)的95%
。為(wéi)了(liǎo)減小丈(zhàng)量(liáng)差錯，則選用(yòng)長(cháng)阻(zǔ)尼(ní)時刻，通常(cháng)取(qǔ)RC=（5～7）τ
。一起(qǐ)應(yīng)當注意(yì)到，假如阻尼時刻小，後(hòu)邊(biān)的輸(shū)入信(xìn)號脈衝(chōng)需求(qiú)再濾(lǜ)波，構成(chéng)三角(jiǎo)波(bō)狀(zhuàng)輸出，達不到(dào)最大安穩值
。可是，阻(zǔ)尼時刻過長(cháng)，會(huì)構(gòu)成(chéng)外表(biǎo)的反(fǎn)響速(sù)度(dù)慢(màn)，也即是(shì)說活(huó)絡(luò)度低(dī)，操控(kòng)與調理(lǐ)的(dí)可靠性差
。所以，在通常狀(zhuàng)況(kuàng)下(xià)，電(diàn)磁(cí)流(liú)量(liáng)計(jì)的阻(zǔ)尼時(shí)刻設(shè)為(wéi)3～6s
。

氣(qì)泡(pào)噪聲信號波形脈衝(chōng)起(qǐ)伏從(cóng)最大100%下(xià)降到零，並(bìng)堅持(chí)10餘(yú)秒
。輸出起伏(fú)可用式（1）表示：

假如(rú)按通常(cháng)阻尼(ní)時刻(kè)設(shè)置(zhì)為5s，核算(suàn)信號輸(shū)出會(huì)下(xià)降到約40%，即本(běn)來丈(zhàng)量輸出120m3/h，這時隻(zhī)能(néng)得到約50m3/h，低(dī)於工廠(chǎng)下限(xiàn)報警值，然(rán)後導致(zhì)誤報警
。一起，因為(wéi)智(zhì)能(néng)電(diàn)磁流量計(jì)具有空(kōng)管(guǎn)報警(jǐng)並(bìng)將信(xìn)號輸出(chū)主(zhǔ)動置零(líng)的功用(yòng)，在氣泡擦(cā)過電極(jí)時，電極電(diàn)阻(zǔ)增(zēng)大(dà)，發作空(kōng)管(guǎn)報警，外(wài)表(biǎo)使丈(zhàng)量輸(shū)出堅(jiān)持在零值
。氣泡擦過(guò)電極(jí)的(dí)時刻(kè)大於阻尼時刻，構成屢次脈(mài)衝的濾波(bō)，其(qí)濾(lǜ)波次(cì)數(shù)決議(yì)於氣泡擦過(guò)電極的時(shí)刻與阻(zǔ)尼(ní)時刻(kè)的比
。因而(ér)，該時期的(dí)流量(liáng)顯現(xiàn)不(bù)安穩，輸(shū)出存在(zài)大(dà)的紋(wén)波
。

模(mó)仿型(xíng)電磁流量計沒有(yǒu)呈(chéng)現(xiàn)毛病報警(jǐng)是(shì)因為(wéi)：①模仿型(xíng)電磁(cí)流量(liáng)計(jì)在(zài)信號(hào)處(chǔ)理時具有采樣電(diàn)路和(hé)積(jī)分(fēn)堅持(chí)電(diàn)路，其(qí)積分時(shí)刻(kè)常數(shù)由(yóu)電阻(zǔ)電容和積(jī)分(fēn)放大器決議，通常(cháng)模仿電路的(dí)時刻(kè)常數比(bǐ)較大(dà)；智能化電磁(cí)流(liú)量計(jì)是(shì)斷(duàn)續(xù)采樣的，依托軟件設置CPU運算進(jìn)行(háng)數字(zì)濾(lǜ)波，阻尼(ní)時(shí)刻(kè)需(xū)求(qiú)設置，設(shè)置的規模很寬，從(cóng)0.5～100s
。通常設置的(dí)阻尼(ní)時刻小(xiǎo)於氣(qì)泡(pào)噪(zào)聲的(dí)脈(mài)衝寬(kuān)度(dù)
。②智能化電磁(cí)流量計具(jù)有空(kōng)管(guǎn)檢(jiǎn)查(chá)功用，當電(diàn)極(jí)檢查(chá)到(dào)氣泡即提出報警，並把空管以為(wéi)是(shì)沒(méi)有流量(liáng)流(liú)過，主(zhǔ)動(dòng)將輸出(chū)顯(xiǎn)現(xiàn)置於(yú)零狀況(kuàng)
。模仿(fǎng)型電(diàn)磁(cí)流(liú)量(liáng)計(jì)通常不(bù)帶空(kōng)管(guǎn)檢(jiǎn)查功(gōng)用，判別(bié)不了(liǎo)電(diàn)極呈現(xiàn)氣泡，這時也就(jiù)不(bù)會(huì)把(bǎ)輸出顯現(xiàn)置(zhì)於零
。因而(ér)，好(hǎo)像(xiàng)顯得(dé)模(mó)仿型(xíng)電(diàn)磁(cí)流量計對氣(qì)泡(pào)噪聲影響不活絡(luò)
。

3，疑問的防(fáng)止(zhǐ)和處(chǔ)理辦(bàn)法

由以上(shàng)剖(pōu)析(xī)可得，電磁(cí)流(liú)量計在鋼(gāng)鐵(tiě)行(háng)業(yè)冷卻水丈量中呈現的誤(wù)報(bào)警(jǐng)大多是由氣泡擦過電(diàn)極導致的
。所以，首先(xiān)從裝(zhuāng)置上滿意(yì)外(wài)表(biǎo)上遊(yóu)直管(guǎn)段長(cháng)度請求(qiú)，規(guī)範(fàn)外(wài)表的裝置(zhì)，挑(tiāo)選遠(yuǎn)離(lí)熱源(yuán)的(dí)裝置場所(suǒ)，合理運(yùn)用(yòng)管道(dào)流(liú)速，選用光潔(jié)度高(gāo)的PFA氟塑料(liào)麵(miàn)料和(hé)高(gāo)純(chún)氧(yǎng)化(huà)鋁(lǚ)工業(yè)陶(táo)瓷導管(guǎn)
。這些辦法將(jiāng)有助於防(fáng)止或減小(xiǎo)旋渦(wō)和(hé)氣體(tǐ)別離的(dí)發作
。也即是說(shuō)，改進(jìn)傳(chuán)感器製作(zuò)技(jì)術，改(gǎi)進運(yùn)用(yòng)外(wài)表環(huán)境條件和(hé)裝(zhuāng)置(zhì)條(tiáo)件(jiàn)，選(xuǎn)用外表(biǎo)上(shàng)遊加裝(zhuāng)排氣閥(fá)等(děng)辦(bàn)法(fǎ)，有也許防(fáng)止(zhǐ)疑(yí)問(wèn)的發作(zuò)[5]
。其次，合理(lǐ)地設置(zhì)外表(biǎo)阻(zǔ)尼時(shí)刻(kè)和功用，也可以處(chǔ)理呈現氣(qì)泡噪聲丈(zhàng)量(liáng)的(dí)誤報警
。阻(zǔ)尼(ní)時(shí)刻的挑選是依(yī)據流量信號(hào)中(zhōng)發(fā)作氣泡噪聲的(dí)脈衝寬度(dù)來選(xuǎn)擇
。通常(cháng)應取阻尼時刻為氣泡噪(zào)聲脈(mài)衝寬度的(dí)3～5倍
。如(rú)氣泡(pào)噪聲脈(mài)衝(chōng)寬(kuān)度(dù)是10s，阻尼時刻(kè)應取(qǔ)30～50s
。詳(xiáng)細(xì)挑選(xuǎn)應依據請(qǐng)求(qiú)的(dí)操(cāo)控精度，3倍脈衝(chōng)寬(kuān)度(dù)操(cāo)控(kòng)差錯在5%，5倍脈衝寬(kuān)度操控精(jīng)度高於1%
。

加(jiā)大(dà)外表阻尼時(shí)刻能有效地處(chǔ)理這種脈(mài)衝型(xíng)氣泡噪聲的影(yǐng)響，一起也(yě)帶來了反(fǎn)響遲鈍的缺陷，即當真正流(liú)量(liáng)動搖(yáo)時(shí)，外表反響(xiǎng)很慢(màn)
。這對(duì)請求活絡(luò)操控的(dí)冷卻水體(tǐ)係無(wú)疑(yí)是個(gè)難題(tí)
。為(wéi)了(liǎo)處理這個疑(yí)問，智能(néng)化電磁(cí)流(liú)量(liáng)計(jì)可(kě)以運用軟件(jiàn)邏輯(jí)判別(bié)即粗(cū)大(dà)差(chà)錯處理的辦法[5]
。在(zài)呈現這種毛(máo)病(bìng)時，經過調整流(liú)量的不(bù)活絡時刻和(hé)改(gǎi)動(dòng)起伏約(yuē)束這(zhè)兩(liǎng)個條件來判別(bié)是(shì)流量的(dí)改動(dòng)，仍(réng)是(shì)氣(qì)泡(pào)擦(cā)過電極(jí)
。假(jiǎ)如不是(shì)氣泡擦(cā)過(guò)電極(jí)的(dí)噪聲，CPU按(àn)正常(cháng)采(cǎi)樣，運算(suàn)和數(shù)字濾波；假如斷定(dìng)發(fā)作(zuò)的是(shì)氣泡(pào)噪聲，切(qiē)除丈(zhàng)量值，堅持前麵的(dí)流(liú)量丈(zhàng)量(liáng)值(zhí)
。這(zhè)麼(mó)，正(zhèng)常流(liú)量丈(zhàng)量時期阻尼(ní)時(shí)刻(kè)依(yī)然為(wéi)3～6s
。隻(zhī)要在有氣(qì)泡噪(zào)聲時(shí)，依(yī)據脈衝寬(kuān)度(dù)設置的長(cháng)短(duǎn)將不(bù)活(huó)絡時(shí)刻(kè)加長，體(tǐ)係(xì)操控的時刻(kè)也(yě)會加(jiā)長
。

當咱們合(hé)理(lǐ)挑選(xuǎn)具有粗(cū)大差錯按捺功用(yòng)電磁(cí)流量轉換(huàn)器(qì)的“改(gǎi)動率(shuài)約(yuē)束值”和“不活絡時(shí)刻值(zhí)”時，轉換器(qì)不隻可以(yǐ)按(àn)捺(nà)氣(qì)泡噪聲(shēng)導(dǎo)致的誤報警(jǐng)，並(bìng)且(qiě)在(zài)正(zhèng)常作(zuò)業時(shí)外表的(dí)反(fǎn)響速度依(yī)然可以堅持(chí)所(suǒ)設置(zhì)的(dí)阻尼時刻(kè)值(zhí)
。

4，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(zhèng)

氣(qì)泡噪聲的研(yán)究，應當是(shì)用氣泡(pào)對(duì)電磁(cí)流量(liáng)傳感器電極進行(háng)模(mó)仿實驗，但(dàn)目(mù)前沒有有(yǒu)這(zhè)種條件(jiàn)
。因而(ér)，咱們隻用電(diàn)磁(cí)流(liú)量(liáng)信號發作(zuò)器(qì)信號(hào)的切(qiē)換，進行(háng)氣泡噪聲的(dí)模(mó)仿
。

適當(dāng)地(dì)選(xuǎn)擇(zé)阻(zǔ)尼時(shí)刻(kè)和智能型(xíng)電(diàn)磁流量計(jì)處理(lǐ)氣泡(pào)噪聲毛病(bìng)的(dí)辦法，對調(tiáo)查流量計顯(xiǎn)現(xiàn)與(yǔ)輸(shū)出(chū)信(xìn)號改動，判別處理(lǐ)氣泡(pào)噪聲(shēng)的(dí)效(xiào)果顯(xiǎn)著(zhuó)
。切換(huàn)電磁(cí)流量(liáng)計規範信(xìn)號源的開關(guān)，疾速設(shè)置(zhì)流速和零點，按(àn)需(xū)求(qiú)堅持(chí)信號(hào)為零(líng)的(dí)時刻(kè)，模仿氣(qì)泡(pào)噪(zào)聲(shēng)的發作(zuò)和存(cún)在
。改(gǎi)動(dòng)外表(biǎo)阻尼時(shí)刻(kè)並設(shè)置不同的“改動(dòng)率約(yuē)束值(zhí)”及“不活絡時(shí)刻(kè)值”，測(cè)驗外表輸(shū)出的(dí)改(gǎi)動(dòng)
。

結(jié)果表明，加(jiā)大(dà)阻(zǔ)尼時刻(kè)和(hé)智能化(huà)氣(qì)泡噪(zào)聲處(chǔ)理(lǐ)都能(néng)到(dào)達輸出不(bù)發作大(dà)的改(gǎi)動(dòng)，後者(zhě)更(gēng)有(yǒu)利於正(zhèng)常(cháng)丈量(liáng)時期(qī)丈量反響(xiǎng)速(sù)度的進(jìn)步(bù)[6]
。

這篇文章(zhāng)提出(chū)氣泡噪(zào)聲(shēng)的處理辦法，在現場(cháng)運轉(zhuǎn)正常(cháng)，未再(zài)呈現(xiàn)氣泡(pào)毛(máo)病(bìng)報警
。

5，結束(shù)語

這篇(piān)文(wén)章(zhāng)對氣泡噪(zào)聲(shēng)的(dí)開始探究，有助(zhù)於(yú)在電(diàn)磁流(liú)量(liáng)計的使用(yòng)中(zhōng)，判(pàn)別氣液兩(liǎng)相流別離(lí)氣(qì)泡(pào)和進行(háng)噪聲(shēng)處理(lǐ)，充分利(lì)用(yòng)現代(dài)的核(hé)算機(jī)技術進步(bù)丈(zhàng)量的可靠(kào)性
。