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电磁流量计

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讨论电磁流量计的结构作用和分析选型通则

来源:作者:发表时间:2017-06-23 09:23:25

 摘 要:电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。电磁流量计是应用电磁感应原理,根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。本文介绍了电磁流量计的工作原理,分析了电磁流量计的组成结构及各部分的主要作用。对电磁流量计的选型要求进行了说明。指出了电磁流量计的安装方法。不同电磁流量计参数略有差异,使用时请查看相关说明书。

 
1 引言
            电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小,可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20:1以上,适用的工业管径范围宽,最大可达3m,输出信号和被测流量成线性,精确度较高,可测量电导率≥1μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。
 
            电磁流量计广泛应用于污水、氟化工、生产用水、自来水行业以及医药,钢铁等等诸多方面。由于原理决定了它只能测导电液体。虽说它在可靠性和稳定性方面都比其它种类的流量计要好许多,但客户在实际使用过程中,还是会发生一些问题,下面我就电磁流量计在选型和安装上详细说一下:和其它流量计一样,虽然电磁流量计它的测量范围比是30:1,比涡街流量计和差压式流量计都要高,但也是有限制的,许多客户定表时,常常把它和水表相比较,以为可以测量很低的流速,一般情况下,它只能测0.1m/s。低于此流速电磁流量计就很难正确测量。所以定货初期对流量范围比要搞清楚。定货时不能按原先管道口径来定货,最好按你实际流量来定仪表口径。和其它流量计一样,电磁流量计对安装前后直管道也有要求,只不过比其它类流量计要求更低,但最关健一点要满足:就是满管,再满管。不满管的情况下容易引起流量计乱跳。
 
2 测量原理
            当导体在磁场中作切割磁力线运动时,在导体中会产生感应电势,感应电势的大小与导体在磁场中的中效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理,导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时,也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定,感应电势的大小由下式确定:
 
Ex=BDv -----------------式(1)
式中Ex—感应电势,V
B—磁感应强度,T
D—管道内径,m
v—液体的平均流速,m/s
然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积(πD2)/4的乘积,将式(1)代入该式得:
Qv=(πD/4B)* Ex ---------式(2)
 
由上式可知,在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时,被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极,就可引入感应电势Ex,测量此电势的大小,就可求得体积流量。
 
3 电磁流量计的结构
            电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成如图1所示:
<a href=/ target=_blank class=infotextkey>智能电磁流量计</a>结构和安装要求
 
(1)磁路系统:其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现,其优点是结构比较简单,受交流磁场的干扰较小,但它易使通过测量导管内的电解质液体极化,使正电极被负离子包围,负电极被正离子包围,即电极的极化现象,并导致两电极之产蝗内阻增大,因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时,永久磁铁相应也很大,笨重且不经济,所以电磁流量计一般采用交变磁场,且是50HZ工频电源激励产生的。
(2)测量导管:其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。
(3)电极:其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。
(4)外壳:应用铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外磁场的干扰。
(5)衬里:在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
(6)转换器:由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。
 
4 电磁流量计安装工程
4.1 工程通则
            电磁流量计的使用寿命应该是在10-20年以上,所以我们在设计时就充分考虑厂到这一点,从传感器到转换器的每一个细节我们都非常仔细,从设计,选材,工艺,生产,测试等每一个环节我们都非常讲究,自行设计定制国内目前最先进的专用与电磁流量计的生产流水线,切实保证产品的长期质量。
 
            插入式电磁流量计由插入式电磁流量传感器(简称传感器)和电磁流量转换器(简称转换器)配套组成(简称流量计)。是用来测量管道内各种导电液体体积流量的仪表。插入式电磁流量计用来测量自来水、钢铁、石油、化工、电力、工业、水利等部门的导电流体流量,亦可测量酸、碱、盐等腐蚀性导电液体,如图2所示:
插入式电磁流量计
 
            电磁流量计的合理选用及正确安装对提高流量计的测量精度和延长仪表寿命,都是极其重要的。其选用原则有以下四点:被测流体必须是导电液体,它不能测量气体、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物质,也不能测量纯净水;口径与量程的选择。流量计口径比管道内径小,流量计的量程根据不低于预计的最大流量值的原则选择满量程刻度,常用流量最好超过满量程的50%,这样可获得较高的测量精度。常用流速为2-4m/s 最合适;压力的选择:使用压力必须低于电磁流量计额定工作压力,一般不超过16×105Pa;温度的选择:被测介质温度不能超过衬里材料的容许使用温度一般≤200℃。
 
5 结束语
            电磁流量计测量范围度大,通常为20:1~50:1,可选流量范围宽;电磁流量计的口径范围比其它品种流量仪表宽,从几毫米到3米;可测量正反双向流量,也可测脉动流量,只要脉动频率低于激磁频率很多;仪表输出本质上是线性的;易于选择与流体接触件的材料品种,可应用于腐蚀性流体等优点。由于电磁流量计测量含有悬浮固体或污脏体的机会远比其他流量仪表多,出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近,仪表还能正常输出信号,只是改变流通面积,形成测量误差的隐性故障;若是高电导率附着层,电极间电动势将被短路;若是绝缘性附着层,电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。电磁流量计不能被测量电磁流量计,能够测量液,电子和计算机技术在未来的发展和应用的一部分的应用范围的扩大,在过去,孔板流量计以提高测量精度为了弥补各种错误,检测异常转换电路,设置意外,异常的一部分,为了实现通过计算机终端或空中交通控制,超限报警,自诊断,远程通信为了改变衰减的变化,调整电磁流量计的零范围。近年来,为了适应流体测量的各种性能,制造商已经推出了各种形式的电磁流量计。使用多电极电磁流量计和陶瓷衬里,如电极、电磁流量计。
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