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技術(shù)文章

電磁流量計的原理

閱讀：1089發(fā)布時間：2013-12-16

　　電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。zui大流量與zui小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，zui大可達3m，輸出信號和被測流量成線性，度較高，可測量電導(dǎo)率≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。
　　
　　一、測量原理
　　
　　當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的中效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由下式確定：
　　
　　Ex=BDv-----------------式（1）
　　
　　式中Ex—感應(yīng)電勢，V；
　　
　　B—磁感應(yīng)強度，T
　　
　　D—管道內(nèi)徑，m
　　
　　v—液體的平均流速，m/s
　　
　　然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD2）/4的乘積，將式（1）代入該式得：
　　
　　Qv=(πD/4B)*Ex---------式（2）
　　
　　由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強度B不變時，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。
　　
　　二、電磁流量計的結(jié)構(gòu)
　　
　　電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。
　　
　　磁路系統(tǒng)：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用*磁鐵來實現(xiàn)，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單，受交流磁場的干擾較小，但它易使通過測量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負離子包圍，負電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導(dǎo)致兩電極之產(chǎn)蝗內(nèi)阻增大，因而嚴重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時，*磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟，所以電磁流量計一般采用交變磁場，且是50HZ工頻電源激勵產(chǎn)生的。
　　
　　測量導(dǎo)管：其作用是讓被測導(dǎo)電性液體通過。為了使磁力線通過測量導(dǎo)管時磁通量被分流或短路，測量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機械強度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。
　　
　　電極：其作用是引出和被測量成正比的感應(yīng)電勢信號。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度。
　　
　　外殼：應(yīng)用鐵磁材料制成，是分配制度勵磁線圈的外罩，并隔離外磁場的干擾。
　　
　　襯里：在測量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體，其作用是增加測量導(dǎo)管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電勢被金屬測量導(dǎo)管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
　　
　　轉(zhuǎn)換器：由液體流動產(chǎn)生的感應(yīng)電勢信號十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢信號放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準信號并抑制主要的干擾信號。其任務(wù)是把電極檢測到的感應(yīng)電勢信號Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準直流信號。
　　
　　三、電磁流量計的選用與安裝
　　
　　電磁流量計的合理選用及正確安裝對提高流量計的測量精度和延長儀表壽命，都是極其重要的。其選用原則有以下四點：
　　
　　1、被測流體必須是導(dǎo)電液體，它不能測量氣體、蒸汽、石油制品、干油、酒精等物質(zhì)，也不能測量純凈水。
　　
　　2.口徑與量程的選擇。流量計口徑比管道內(nèi)徑小，流量計的量程根據(jù)不低于預(yù)計的zui大流量值的原則選擇滿量程刻度，常用流量超過滿量程的50%，這樣可獲得較高的測量精度。常用流速為2-4m/szui合適。
　　
　　3、壓力的選擇：使用壓力必須低于電磁流量計額定工作壓力，一般不超過16×105Pa。
　　
　　4、溫度的選擇。被測介質(zhì)溫度不能超過襯里材料的容許使用溫度一般≤200℃。
　　
　　電磁流量計的安裝注意事項：
　　
　　1、安裝位置。電磁流量計可以垂直、水平安裝，但推薦垂直安裝，且被測流體是自下而上流動。也可以水平安裝，但要使兩電極在同一水平面上。水平安裝時要保證在何時測量導(dǎo)管都充滿液體。
　　
　　2、電磁流量計信號比較弱，滿量程時只有幾毫伏，且流量很小時，只有幾微伏，外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此，流量計的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管都要接地。要求單獨設(shè)置接地點，千萬不要連接在電機或上、下管道上。
　　
　　3、流量計的安裝地點要遠離一切磁源（如大功率電機、變壓器等）。
　　
　　4、電磁流量計是速度式流量計。當(dāng)流線頒布不符合設(shè)定條件時，將產(chǎn)生測量誤差。因此，在電磁流量計前必須有10D左右的直管段，以消除各種局部阻力對流線分布對稱性的影響。(end)

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