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電磁流量計(jì)工作原理

更新時(shí)間:2017-01-23點(diǎn)擊次數(shù):825

電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于污水,氟化工,生產(chǎn)用水,自來水行業(yè)以及醫(yī)藥,鋼鐵等等諸多方面。由于原理決定了它只能測導(dǎo)電液體。雖說它在可靠性和穩(wěn)定性方面都比其它種類的流量計(jì)要好許多,但客戶在實(shí)際使用過程中,還是會(huì)發(fā)生一些問題,下面我就電磁流量計(jì)在選型和安裝上詳細(xì)說一下:

一,和其它流量計(jì)一樣,雖然電磁流量計(jì)它的測量范圍比是30:1,比渦街流量計(jì)和差壓式流量計(jì)都要高,但也是有限制的,許多客戶定表時(shí),常常把它和水表相比較,以為可以測量很低的流速,一般情況下,它只能測0.1m/s.低于此流速電磁流量計(jì)就很難正確測量。所以定貨初期對流量范圍比要搞清楚。定貨時(shí)不能按原先管道口徑來定貨,按你實(shí)際流量來定儀表口徑。

二,和其它流量計(jì)一樣,電磁流量計(jì)對安裝前后直管道也有要求,只不過比其它類流量計(jì)要求更低,但zui關(guān)健一點(diǎn)要滿足:就是滿管,再滿管。不滿管的情況下容易引起流量計(jì)亂跳:

三,和其它流量計(jì)一樣,電磁流量計(jì)也有防護(hù)等級,一般一體式的防護(hù)等級為IP65,分體式的為IP68(針對傳感器而言),如果客戶對儀表安裝環(huán)境有要求,安裝地點(diǎn)在地下陰井或其它一些潮濕的地方,建議客戶選用分體式的。以免選錯(cuò)對儀表造成損害。

四,電磁流量計(jì)可以測腐蝕性液體,但定貨初期客戶要正確提供其它測量介質(zhì)屬性,以免選型時(shí)對電極選型上的錯(cuò)誤,導(dǎo)致傳感器在后期使用過程中報(bào)廢,給客戶帶來不便和經(jīng)濟(jì)上的損失。

五,電磁流量計(jì)雖說可靠性比較好,一般情況下不會(huì)損壞,但由于其原理決定,傳感器電極表面一直和液體接觸,時(shí)間久了,電極表面比較容易受污染。所以電磁流量計(jì)一般情況下,客戶有條件拆的情況下,建議一年到一年半之間拆出來清洗一次電極以保證流量計(jì)整機(jī)的測量精度。任何儀器儀表都是需要“保養(yǎng)”的,電磁流量計(jì)也不例外。

六,在主管線是垂直管線時(shí),一般情況下,要求水流是自下而上,盡量不要自上而下。后者容易引起流量波動(dòng)比較大。安裝除了滿管以外,這點(diǎn)也是很重要的,其次就是前后直管道的距離了。

選擇便于維修,活動(dòng)方便的地方。流量計(jì)應(yīng)安裝在水泵后端,決不能在抽吸側(cè)安裝;閥門應(yīng)安裝在流量下游側(cè)。

 

工作原理

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)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(dá)3m,輸出信號和被測流量成線性,度較高,可測量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢,感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。同理,導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動(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。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(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。

據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極,當(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢,此感應(yīng)電勢由兩個(gè)檢測電極檢出,數(shù)值大小與流速成正比例,其值為:

E=B·V·D·K

式中: E-感應(yīng)電勢;

K-與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù);

B-磁感應(yīng)強(qiáng)度;

V-導(dǎo)電液體平均流速;

D-電極間距;(測量管內(nèi)直徑)

傳感器將感應(yīng)電勢E作為流量信號,傳送到轉(zhuǎn)換器,經(jīng)放大,變換濾波等信號處理后,用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出,輸出及頻率輸出,并設(shè)有RS-485等通訊接口,并支持HART和MODBUS協(xié)議。

注:不同電磁流量計(jì)參數(shù)略有差異,使用時(shí)請務(wù)必查看說明書。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中,垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道,當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v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的直徑兩端安裝一對電極則可以證明,只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布,兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢:

e=KBDv (3-36)

式中,v為管道截面上的平均流速,k為儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為:

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可見,體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系,與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比,與其它物理參數(shù)無關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測量原理。

需要說明的是,要使式(3—37)嚴(yán)格成立,必須使電磁流量計(jì)測量條件滿足下列假定:

①磁場是均勻分布的恒定磁場;

②被測流體的流速軸對稱分布;

③被測液體是非磁性的;

④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。

技術(shù)要求

準(zhǔn)確度等級

流量計(jì)在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級、zui大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)定。流量計(jì)誤差表示使用相對示值誤差。

準(zhǔn)確度等級和zui大允許誤差

準(zhǔn)確度等級

0.2

(0.25)

(0.3)

0.5

zui大允許誤差

±0.2%

(±0.25%)

(±0.3%)

±0.5%

準(zhǔn)確度等級

1.0

1.5

2.5

/

zui大允許誤差

±1.0%

±1.5%

±2.5%

/

注:優(yōu)先采用不帶括號的等級


  

  

  

  

引用誤差

對于用于瞬時(shí)流量指示的流量計(jì)誤差表示也可使用引用誤差,其zui大允許誤差系列應(yīng)符合表1規(guī)定,其檢定結(jié)果的標(biāo)書中不再給出準(zhǔn)確等級,而使用其zui大允許誤差表示,且還應(yīng)在zui大允許誤差后標(biāo)注FS,如±0.5%FS。

在一臺流量計(jì)的一次檢定中,應(yīng)按照準(zhǔn)確度等級和引用誤差之中的一種給出流量計(jì)誤差表示方法;對于使用相對示值誤差和引用誤差組合表示誤差的流量計(jì),一次檢定中也應(yīng)統(tǒng)一使用一種方法表示其誤差。

重復(fù)性

流量計(jì)的重復(fù)性不得超過相應(yīng)準(zhǔn)確度等級規(guī)定的zui大允許誤差值的1/3。

測量范圍

電磁流量計(jì)測量范圍度大,通常為20:1~50:1,可選流量范圍寬;電磁流量計(jì)的口徑范圍比其它品種流量儀表寬,從幾毫米到3米;可測量正反雙向流量,也可測脈動(dòng)流量,只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多;儀表輸出本質(zhì)上是線性的;易于選擇與流體接觸件的材料品種,可應(yīng)用于腐蝕性流體等優(yōu)點(diǎn)。由于電磁流量計(jì)測量含有懸浮固體或污臟體的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)比其他流量儀表多,出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。 若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近,儀表還能正常輸出信號,只是改變流通面積,形成測量誤差的隱性故障;若是高電導(dǎo)率附著層,電極間電動(dòng)勢將被短路;若是絕緣性附著層,電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會(huì)使儀表無法工作。

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