Numerical Solution of the Weight Function for Electromagnetic Flowmeter

A numerical solution of the weight function for a two-electrode electromagnetic flowmeter was proposed. The solution was obtained by using the finite element method based on the basic equation of a traditional two-electrode electromagnetic flowmeter. The two-dimensional distribution of the weight function of the electromagnetic flowmeter obtained was verified by the analytical solution. Three-dimensional distribution of the weight function was also presented in the paper. It can be employed to analyze the sensitivity and linearity of the electromagnetic flowmeter with non-uniform magnetic field, and even to assist the design of the excitation coil pair.

电磁流量计电场动态平衡过程分析

从电磁流量计电场的基本公式出发 ,分析了电极截面内电场的建立过程及平衡过程 ,指出涡电流场在电极截面内分布的动态平衡性。结合相应的边界条件 ,计算了平衡状态下涡电流场的分布及其对传统电磁流量计及多电极电磁流量计测量值的影响。通过数值计算及定量分析 ,证明了多电极电磁流量计弦端压差测量方法的有效性。该研究有助于深入分析电磁流量计的工作原理及指导多电极电磁流量计的设计。

多电极电磁流量计权重函数的仿真研究

采用有限元方法，针对三对电极电磁流量计电极在不同位置时权重函数分布情况进行数值仿真。提出2个描述权重函数分布均匀度的指标：最大偏差和整体均匀度，并在电极数目和位置不同情况下对权重函数的分布情况进行分析比较。结果表明，电磁流量计权重函数分布不仅与电极数目有关，还与电极所在的位置有关。通过合理设计电极位置，三对电极电磁流量计在权重函数分布均匀度和平均强度两方面都优于单电极对电磁流量计。

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

电磁流量计作为一种高效、精确和便捷的流量测量仪表,被广泛的应用于工业流体测量、油田钻井液的测量和血液测量等导电流体的测量。受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一。本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高。首先,在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后,搭建实验平台,通过磁场测试实验和流体测试实验进行验证。磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063 mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11 mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743~2.582 m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,这对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义。

气泡对多电极电磁流量计电流密度影响的数值仿真

针对气水两相流动,研究了气泡对多电极电磁流量计电流密度分布的影响。使用量化指标表示电流密度分布均匀程度以及气泡对电流密度分布影响程度,采用有限元方法,对多电极电磁流量计的电流密度进行数值仿真,分析比较气泡大小、形状不同时电流密度的分布情况。仿真结果为研究电磁流量计应用于气水两相流提供了参考。

四电极外流式电磁流量计仿真与实验研究

四电极外流式电磁流量计是一种新型的测量注入剖面流量的测井理想仪器,广泛应用于油田注水井、注聚井的流量测量。目前四电极外流式电磁流量计的研究主要在实际环境中开展,实验效率低、成本高。建立了四电极外流式电磁流量计的准确的有限元模型,将强耦合的方法应用在电磁-结构-流体耦合上,并在不同流速下开展了模型的响应及误差分析。研究表明,该有限元模型在一定程度上可用于电磁流量计的流场仿真分析。流速较小时,有限元仿真结果与实验误差较大;流速较大时,流场趋近于匀速场,仿真结果与实验结果误差较小。

一种用于多电极电磁流量计的速度重构设计

电磁流量计在工农业及民生领域的流量计量中应用广泛,而电磁流量计的准确度主要依靠自身的测量精度而不易受介质影响。使用8电极电磁流量计,旨在从流量计的多电极电势差角度出发提高精度。基于电磁感应原理与权函数理论,提出一种改进的截面划分方法,通过COMSOL Multiphysics进行仿真,得出电极间的电势差。使用吉洪诺夫正则算法对速度矩阵进行求解,得出速度重构值。仿真与计算结果表明,该设计合理正确,仿真得到的感应电动势在截面处的速度分布符合理论分析,速度的理论值与重构值的误差不高于1.50%,显著提高了电磁流量计测量的鲁棒性与精确性。