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技術(shù)文章

電磁流量計(jì)的原理

閱讀：1070發(fā)布時(shí)間：2013-12-16

　　電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)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(dá)3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，度較高，可測(cè)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(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。
　　
　　一、測(cè)量原理
　　
　　當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的中效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)而切割磁感應(yīng)力線時(shí)，也會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定：
　　
　　Ex=BDv-----------------式（1）
　　
　　式中Ex—感應(yīng)電勢(shì)，V；
　　
　　B—磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度B不變時(shí)，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)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(shì)Ex，測(cè)量此電勢(shì)的大小，就可求得體積流量。
　　
　　二、電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)
　　
　　電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)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(chǎng)。直流磁路用*磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)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(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，*磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟(jì)，所以電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng)，且是50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生的。
　　
　　測(cè)量導(dǎo)管：其作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過(guò)。為了使磁力線通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路，測(cè)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(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。
　　
　　電極：其作用是引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。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(guò)時(shí)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(cè)量精度。
　　
　　外殼：應(yīng)用鐵磁材料制成，是分配制度勵(lì)磁線圈的外罩，并隔離外磁場(chǎng)的干擾。
　　
　　襯里：在測(cè)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(cè)液體，其作用是增加測(cè)量導(dǎo)管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)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(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)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(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。其任務(wù)是把電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)。
　　
　　三、電磁流量計(jì)的選用與安裝
　　
　　電磁流量計(jì)的合理選用及正確安裝對(duì)提高流量計(jì)的測(cè)量精度和延長(zhǎng)儀表壽命，都是極其重要的。其選用原則有以下四點(diǎn)：
　　
　　1、被測(cè)流體必須是導(dǎo)電液體，它不能測(cè)量氣體、蒸汽、石油制品、干油、酒精等物質(zhì)，也不能測(cè)量純凈水。
　　
　　2.口徑與量程的選擇。流量計(jì)口徑比管道內(nèi)徑小，流量計(jì)的量程根據(jù)不低于預(yù)計(jì)的zui大流量值的原則選擇滿量程刻度，常用流量超過(guò)滿量程的50%，這樣可獲得較高的測(cè)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(jì)額定工作壓力，一般不超過(guò)16×105Pa。
　　
　　4、溫度的選擇。被測(cè)介質(zhì)溫度不能超過(guò)襯里材料的容許使用溫度一般≤200℃。
　　
　　電磁流量計(jì)的安裝注意事項(xiàng)：
　　
　　1、安裝位置。電磁流量計(jì)可以垂直、水平安裝，但推薦垂直安裝，且被測(cè)流體是自下而上流動(dòng)。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(shí)要保證在何時(shí)測(cè)量導(dǎo)管都充滿液體。
　　
　　2、電磁流量計(jì)信號(hào)比較弱，滿量程時(shí)只有幾毫伏，且流量很小時(shí)，只有幾微伏，外界稍有干擾就會(huì)影響到測(cè)量精度。因此，流量計(jì)的外殼、屏蔽線、測(cè)量導(dǎo)管都要接地。要求單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，千萬(wàn)不要連接在電機(jī)或上、下管道上。
　　
　　3、流量計(jì)的安裝地點(diǎn)要遠(yuǎn)離一切磁源（如大功率電機(jī)、變壓器等）。
　　
　　4、電磁流量計(jì)是速度式流量計(jì)。當(dāng)流線頒布不符合設(shè)定條件時(shí)，將產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此，在電磁流量計(jì)前必須有10D左右的直管段，以消除各種局部阻力對(duì)流線分布對(duì)稱(chēng)性的影響。(end)

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