電磁流量計的報告

1、 電磁場報告 （電磁流量計）學期：2015-2016（II）班級：電自卓越141組員: 胡忠明 朱振鐸 張鑫 喻婷日期：2016.6.16電磁流量計報告一、電磁流量計提出背景 第二次世界大戰(zhàn)后，隨著國際經(jīng)濟和科學技術(shù)的迅速發(fā)展，流量計量日益受到重視，流量儀表隨之迅速發(fā)展起來。如上個世紀50年代，工業(yè)中使用的主要流量計已經(jīng)有孔板、皮托管、浮子流量計三種，被測介質(zhì)的范圍也較窄，但測量準確度已開始滿足一些低水平的生產(chǎn)需要。而近50年來，為滿足不同種類流體特性、不同流動狀態(tài)下的流量計量的需要，先后研制出并投入使用的流量計有電磁流量計、速度式流量計、容積流量計、動量式流量計、超聲波流量計等幾十種不同測量

2、原理的新型流量計。本次報告我們重點介紹電磁流量計。  電磁流量計（Eletromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）是20世紀5060年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表（如下圖所示）。其制作原理是根據(jù)法拉第電磁感應定律制造的用來測量管內(nèi)導電介質(zhì)體積流量的感應式儀表。電磁流量計實物圖二、儀表結(jié)構(gòu)電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測量導管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。1、磁路系統(tǒng)：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用永久磁鐵來實現(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管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負離子

3、包圍，負電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導致兩電極之間內(nèi)阻增大，因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時，永久磁鐵相應也很大，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。2、測量導管：其作用是讓被測導電性液體通過。為了使磁力線通過測量導管時磁通量被分流或短路，測量導管必須采用不導磁、低導電率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成，可選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。3、電極：其作用是引出和被測量成正比的感應電勢信號。電極一般用非導磁的不銹鋼制成，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

4、上面而影響測量精度。4、外殼：應用鐵磁材料制成，是分配制度勵磁線圈的外罩，并隔離外磁場的干擾。5、襯里：在測量導管的內(nèi)側(cè)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管的耐腐蝕性，防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路。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。6、轉(zhuǎn)換器：由液體流動產(chǎn)生的感應電勢信號十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務是把電極檢測到的感應電勢信號Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準直流信號。三、電磁流量計工作原理類似于E=BLu,在磁感應強度為B的均勻磁場中，垂

5、直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導磁管，當導電液體在管道中以流速V流動時，導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。只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間將產(chǎn)生感應電動勢： E=BDV由此可知管道的體積流量為： Qv =D2V= 對于交流勵磁磁感應強度： ,由公式可知，體積流量與感應電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應強度B成反比，與其他物理參數(shù)無關(guān)。這就是電磁流量計的測量原理。 測量時會感應出干擾電壓，有效的分離干擾電壓的辦法是：利用直流脈沖產(chǎn)生磁場，磁場極性被交替互換，干擾電壓就不會對實際測量產(chǎn)生影響。 四、電磁流量計的分類 磁流量計就顯示方式分

6、為：分體型電磁流量計，一體型電磁流量計。分體型電磁流量計是一種根據(jù)法拉第電磁感應定律來測量管內(nèi)導電介質(zhì)體積流量的感應式儀表，采用單片機嵌入式技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字勵磁，同時在電磁流量計上采用CAN現(xiàn)場總線，屬國內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。分體型電磁流量計在滿足現(xiàn)場顯示的同時，還可以輸出420mA電流信號供記錄、調(diào)節(jié)和控制用，現(xiàn)已廣泛地應用于化工、環(huán)保、冶金、醫(yī)藥、造紙、給排水等工業(yè)技術(shù)和管理部門。分體型電磁流量計除可測量一般導電液體的流量外，還可測量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強酸、強堿液體的體積流量。一體型電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律制定，用來測量導電流體的體積流量。由于獨特的特點已廣泛地

7、應用于工業(yè)上各種導電液體的測量。主要用于化工、造紙、食品、紡織、冶金、環(huán)保、給排水等行業(yè)，與計算機配套可實現(xiàn)系統(tǒng)控制。五、電磁流量計的特點優(yōu)點：1、電磁流量計沒有可動部件，也沒有阻流件，不會引起壓力損失，同時也不會引起磨損，阻塞等題目。 2、電磁流量計是一體積流量丈量儀表，在丈量過程中不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及導電率（在一定范圍內(nèi)）的影響。 3、電磁流量計的量程范圍寬，可達1：100。此外，電磁流量計只與被測介質(zhì)的均勻流速成正比，而與軸對稱的活動狀態(tài)（層流或紊流）無關(guān)。 4、電磁流量計無機械慣性，反應靈敏，可以丈量瞬時脈動流量，而且線性好，因此可以將丈量信號直接用轉(zhuǎn)換器線性的轉(zhuǎn)換成標準

8、信號輸出。LD-T型可就地指示，LD型可遠間隔傳送。缺點：1、電磁流量計不能丈量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等。不能丈量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。 2、通用型電磁流量計因為襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于200度以上高溫度的液體；同時不能用于低于50度以下液體，因丈量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。需要說明的是，使用電磁流量計測量必須條件滿足下列假定：磁場是均勻分布的恒定磁場；被測流體的流速軸對稱分布；被測液體是非磁性的；被測液體的電導率均勻且各向同性。6、 電磁流量計的應用領(lǐng)域 電磁流量計在工業(yè)上廣泛應用于化工化纖、食品、礦冶、環(huán)保、鋼鐵、石油、制藥等領(lǐng)域，用來測量各 種

9、酸堿鹽溶液、泥漿、礦漿、紙漿、纖維漿、糖漿、石灰乳、污水、冷卻原水、給排水、雙氧水、啤酒、麥汁、各種飲料、黑液等導電液體介質(zhì)的體積流量。從工作原理上可知電磁流量計只適合導電流體的流量測量。同時，由于電磁流量計內(nèi)部無可動部分，不會堵塞，特別適合測量含懸浮物、固體顆粒、纖 維等雜質(zhì)的液體流量；流量共識幾乎不受被測介質(zhì)物性參數(shù)影響，因此適合測量高粘度流體流量；只要 合理選擇電極材料，即可測量腐蝕性流體流量。近年來，電磁流量計在大管徑流量計量方面的優(yōu)勢凸顯；同時，稍加改動就可實現(xiàn)雙向流動液體的流量測量。七、技術(shù)要求流量計在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準確度等級、最大允許誤差應符合表1的規(guī)定。流量計誤差表示使用相對

10、示值誤差。準確度等級和最大允許誤差準確度等級0.2（0.25）（0.3）0.5最大允許誤差±0.2%（±0.25%）（±0.3%）±0.5%準確度等級1.01.52.5/最大允許誤差±1.0%±1.5%±2.5%/注：優(yōu)先采用不帶括號的等級八、引用誤差對于用于瞬時流量指示的流量計誤差表示也可使用引用誤差，其最大允許誤差系列應符合表1規(guī)定，其檢定結(jié)果的標書中不再給出準確等級，而使用其最大允許誤差表示，且還應在最大允許誤差后標注FS，如±0.5%FS。在一臺流量計的一次檢定中，應按照準確度等級和引用誤差之中的一種給出流

11、量計誤差表示方法；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，一次檢定中也應統(tǒng)一使用一種方法表示其誤差。成熟儀表應用上受到限制的某一領(lǐng)域技術(shù)上有所突破后，開發(fā)出相適應的改進型儀表，使得在該領(lǐng)域有較快發(fā)展。9、 典型流量計介紹及進展1、電磁流量計 A、非滿管電磁流量計傳統(tǒng)電磁流量計只能測量滿管液體流量非滿管電磁流量計應用于具有自由表面自然流的下水排放領(lǐng)域并提高該領(lǐng)域的測量精確度。將傳統(tǒng)非滿管流或明渠流流量誤差從±(35)%FS降低到±(12)%FS。 B、測量更低點導率的液體 現(xiàn)在可測量比傳統(tǒng)電磁流量計電導率閾值低23個數(shù)量級的液體。如以前不能測量的甘油、乙二醇等。除

12、此之外，本類儀表幾乎不存在漿液噪生和流動噪聲也不會產(chǎn)生電極表面效應形成的噪聲。襯里內(nèi)表面覆蓋油脂等非導電層或結(jié)薄絕緣垢層也不會影響測量。 C、低功耗和二線制電磁流量計有較快發(fā)展 二線制不需另外外接激磁回路僅用4MADC電流提供儀表，所需功率通常僅數(shù)十毫瓦。低功耗電磁流量計有可能采用干電池或太陽電池，更方便地將電磁流量計裝用于無市電供電的場所。 D、二維(方向)電磁流速計和多測量點插入式電磁流量計置于船體外部的船舶電磁航速儀是插入式電磁流量計的雛形，后來插入式電磁流量計在大中型管道中卻有較大發(fā)展，也有用于明渠稱作電磁流速計。但在河道流或水利試驗模型不僅要測量流速，還要知道流速方向。二維電磁流速記

13、又稱向量流速計，電磁流量儀表族可以進入水文試驗應用領(lǐng)域。2、超聲流量計 近年超聲流量計應用于氣體(包括蒸汽)、儲存交接(CUSTODYTRANSFER常簡稱CT)和財貿(mào)核算、民用住宅天然氣消費計量三個領(lǐng)域有較大進展。 A、氣體應用 當前國外能源開發(fā)天然氣比石油發(fā)展快促進了過去發(fā)展緩慢的氣體超聲流量計發(fā)展。有人估計工業(yè)用超聲流量計當前已有近15%用于氣體。近年還見到國外至少有3家制造廠向市場推出應用于蒸汽的超聲流量計，用一棒傳送聲速信號到遠離蒸汽的超生換能器可測高達480的過熱蒸汽。 B、進入儲存交接和財貿(mào)核算應用領(lǐng)域 超聲流量計采用多聲道測量(48聲道)技術(shù)和短管流量傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計并實流校準測

14、量精確度大幅的提高液體用儀表精度等級有高達0.15級氣體用儀表普遍為0.5級。今后必然將逐步替代有活動部件的儀表。 1999年北京已在進京高壓天然氣輸送管線上裝用超聲流量計與原裝有的孔板差壓流量計對比顯現(xiàn)出其優(yōu)越的使用性能得到各方面的認可。 C、進入住宅天然氣消耗計量應用領(lǐng)域 90年中期國外超聲家用燃氣表已達到取代應用150余年的膜式煤氣表的規(guī)模。有人估計世界范圍近年銷售量已接近40萬臺/年。 3、熱式質(zhì)量流量計 熱式質(zhì)量流量計過去主要是熱分布式應用于氣體小流量測量較多，應用于半導體工業(yè)熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測量和控制以及閥門制造過程中測定泄漏量等。國外近年熱消散效應的侵入式和插入式熱式流量計應用與環(huán)境保護和流程工