淺談電磁流量計(jì)的工作原理_電磁流量計(jì)工作原理
淺談電磁流量計(jì)On the Electromagnetic Flowmeters
摘.. 要: 對(duì)電磁流量計(jì)工作原理、結(jié)構(gòu)、安裝方式、優(yōu)點(diǎn)、存在不足及應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹, 對(duì)使用中誤差生成原因進(jìn)行了分析, 提出了電磁流量計(jì)選型原則并對(duì)其研發(fā)趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
關(guān)鍵詞: 原理; 優(yōu)點(diǎn); 選型; 精度
.. .. 電磁流量計(jì)( Elet romagnetic Flowmeters, 簡(jiǎn)稱(chēng)EMF) 是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的新型流量測(cè)量?jī)x表。它是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的, 主要用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量。目前廣泛地應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程中各種導(dǎo)電液體的流量測(cè)量, 如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)及各種漿液流量測(cè)量, 形成了*的應(yīng)用領(lǐng)域。其工作原理是: 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律, 當(dāng)一導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí), 在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì), 其方向由右手定則確定, 其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度, 導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度成正比。與此相仿, 在均勻磁場(chǎng)中, 垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)不導(dǎo)磁管道, 當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中流動(dòng)時(shí), 導(dǎo)電流體就切割磁力線。如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明, 只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱(chēng)分布, 兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì), 這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理。
電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成, 傳感器安裝在工業(yè)管道上, 它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電動(dòng)勢(shì)信號(hào), 并通過(guò)傳輸線將此信號(hào)送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方, 它將傳感器送來(lái)的流量信號(hào)進(jìn)行放大, 并轉(zhuǎn)換成流量信號(hào)成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出, 以進(jìn)行顯示、累積和調(diào)節(jié)控制。
電磁流量計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)如下:
( 1) 傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 測(cè)量管內(nèi)沒(méi)有可動(dòng)部件, 也沒(méi)有任何阻礙流體流動(dòng)的節(jié)流部件。所以當(dāng)流體通過(guò)流量計(jì)時(shí)不會(huì)引起任何附加的壓力損失, 是流量計(jì)中運(yùn)行能耗的流量?jī)x表之一。
( 2) 可測(cè)量臟污介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測(cè)量管內(nèi)部*流動(dòng)部件, 與被測(cè)流體接觸的只是測(cè)量管內(nèi)襯和電極, 其材料可根據(jù)被測(cè)流體的性質(zhì)來(lái)選擇。例如, 用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內(nèi)襯, 可測(cè)量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì); 采用耐磨橡膠做內(nèi)襯, 就特別適合于測(cè)量帶有固體顆粒的、磨損較大的礦漿、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體。
( 3) 電磁流量計(jì)是一種體積流量測(cè)量?jī)x表, 在測(cè)量過(guò)程中, 它不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及電導(dǎo)率( 在一定范圍) 的影響。因此, 電磁流量計(jì)只需經(jīng)水標(biāo)定后, 就可用來(lái)測(cè)量其它導(dǎo)電性液體的流量。
( 4) 電磁流量計(jì)的輸出只與被測(cè)介質(zhì)的平均流速成正比, 而與對(duì)稱(chēng)分布下的流動(dòng)狀態(tài)( 層流或湍流) 無(wú)關(guān)。所以電磁流量計(jì)的量程范圍極寬, 其測(cè)量范圍度可達(dá)100: 1, 有的甚至達(dá)1000: 1 的可運(yùn)行流量范圍。
( 5) 電磁流量計(jì)無(wú)機(jī)械慣性, 反應(yīng)靈敏, 可以測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量, 也可測(cè)量正反兩個(gè)方向的流量。
( 6) 工業(yè)用電磁流量計(jì)的口徑范圍極寬, 從幾個(gè)毫米一直到幾米, 而且國(guó)內(nèi)已有口徑達(dá)3m 的實(shí)流校驗(yàn)設(shè)備, 為電磁流量計(jì)的應(yīng)用和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
電磁流量計(jì)目前仍然存在如下不足:
( 1) 不能用來(lái)測(cè)量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體。
( 2) 不能用來(lái)測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體介質(zhì), 如對(duì)石油制品或有機(jī)溶劑等介質(zhì), 目前電磁流量計(jì)還無(wú)能為力。
( 3) 普通工業(yè)用電磁流量計(jì)由于測(cè)量管內(nèi)襯材料和電氣絕緣材料的限制, 不能用于測(cè)量高溫介質(zhì); 如未經(jīng)特殊處理, 也不能用于低溫介質(zhì)的測(cè)量, 以防止測(cè)量管外結(jié)露( 結(jié)霜) 破壞絕緣。
( 4) 電磁流量計(jì)易受外界電磁干擾的影響。
另外, 電磁流量計(jì)若選型、安裝、使用不當(dāng), 將會(huì)引起誤差增大, 示值不穩(wěn)定, 甚至表體損壞。電磁流量計(jì)誤差生成的原因如下:
( 1) 管內(nèi)液體未充滿(mǎn), 由于背壓不足或流量傳感器安裝位置不良, 致使其測(cè)量管內(nèi)液體未能充滿(mǎn), 故障現(xiàn)象因不充滿(mǎn)程度和流動(dòng)狀況有不同表現(xiàn)。若少量氣體在水管管道中呈分層流或波狀流, 故障現(xiàn)象表現(xiàn)為誤差增加, 即流量測(cè)量值與實(shí)際值不符; 若流動(dòng)是氣泡流或塞狀流, 故障現(xiàn)象除測(cè)量值與實(shí)際值不符外, 還會(huì)因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現(xiàn)輸出晃動(dòng); 若水平管道分層流動(dòng)中流通截面積氣相部分增大, 即液體未滿(mǎn)管程度增大, 也會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng), 若液體未滿(mǎn)管情況較嚴(yán)重, 以致液面在電極以下, 則會(huì)出現(xiàn)輸出超滿(mǎn)度現(xiàn)象。
( 2) 液體中含有固相或液體中含有粉狀、顆?；蚶w維等固體。
電磁流量計(jì)選型原則如下:
( 1) 首先是測(cè)量方式可靠, 即取樣裝置在運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度或電氣回路故障而引起事故; 二是測(cè)量?jī)x表無(wú)論在正常生產(chǎn)或故障情況下都不致影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。
( 2) 在保證儀表安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上, 力求提高儀表的準(zhǔn)確性和節(jié)能性。為此, 不僅要選用滿(mǎn)足準(zhǔn)確度要求的顯示儀表, 而且要根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的特點(diǎn)選擇合理的測(cè)量方式。
( 3) 為保證流量計(jì)使用壽命及準(zhǔn)確性, 選型時(shí)還要注意儀表的防振要求。
( 4) 安裝在生產(chǎn)管道上長(zhǎng)期運(yùn)行的接觸式儀表, 還應(yīng)考慮流量測(cè)量元件所造成的能量損失。一般情況下, 在同一生產(chǎn)管道中不應(yīng)選用多個(gè)壓損較大的測(cè)量元件, 如節(jié)流元件等。
電磁流量計(jì)在應(yīng)用過(guò)程中的精度保證一直是用戶(hù)所關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著電磁流量計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用行業(yè)的擴(kuò)展, 電磁流量計(jì)的使用越來(lái)越多、口徑越來(lái)越大, 送回校驗(yàn)裝置上校驗(yàn)的難度也越來(lái)越大。上世紀(jì)90 年代, 上海水務(wù)系統(tǒng)用專(zhuān)用的模擬信號(hào)器檢測(cè)轉(zhuǎn)換器, 傳感器檢查則以測(cè)試電極接液電阻, 檢查勵(lì)磁線圈包括勵(lì)磁連接電纜的絕緣電阻和銅電阻, 以及檢查轉(zhuǎn)換器輸出的勵(lì)磁電流, 核對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度等間接方法檢測(cè)電磁流量計(jì)。同樣的概念在一些文獻(xiàn)中也提及到, 如東京都水道局和日本三菱化學(xué)工業(yè)的電磁流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法。在線電磁校驗(yàn)儀GS9 電磁流量計(jì)在歐洲的使用數(shù)量最多, 其在線檢驗(yàn)技術(shù)也, 如KROHNE 的GS9 在線電磁流量計(jì)校驗(yàn)儀。當(dāng)前, 開(kāi)發(fā)自帶診斷和檢驗(yàn)功能的流量計(jì)是電磁流量計(jì)研發(fā)的趨勢(shì)。--擴(kuò)展閱讀：開(kāi)封中儀流量?jī)x表有限公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開(kāi)封中儀網(wǎng)站：
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