電磁流量計(jì)工作原理及選型

電磁流量計(jì)工原理及型一電流計(jì)概電磁流量計(jì)（簡(jiǎn)稱）是利用法第電磁感應(yīng)定律制成的一種丈量導(dǎo)電液體體積流量的儀表50年初電磁流量(EMF)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，70年后期泛起鍵控低頻矩形波激磁方式逐漸替換早期應(yīng)用工頻交流激磁方式表機(jī)能有了很大進(jìn)步得更為廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，發(fā)展速度較快2005年球產(chǎn)量估計(jì)在萬(wàn)臺(tái)以上。目前，大口徑電磁流量計(jì)較多應(yīng)用于給排水工程小口徑常用于固液雙相等難測(cè)流體或高要求場(chǎng)所丈量造紙產(chǎn)業(yè)紙漿液和黑液有色冶金業(yè)的礦漿煤廠的煤漿化產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)侵蝕液以及鋼鐵產(chǎn)業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制和監(jiān)漏，長(zhǎng)間隔管道煤的水力輸送的流量丈量和控制。小口徑、微小口徑電磁流量計(jì)則常用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、食物產(chǎn)業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。二測(cè)原電磁流量計(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)?？蓽y(cè)流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為201以，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá)，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性精確度高可測(cè)量電導(dǎo)≥5μs/cm的堿溶液水污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量不能測(cè)量氣體蒸以及純凈水的流量。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)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比理電流體在磁場(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（1）中Ex—應(yīng)電勢(shì)，VB—感應(yīng)強(qiáng)度D—道徑mv—體的平均流速，然而體積流量qv于流體的流速v管道截面積πD2）/4的積，將式（1代入該式得：πD/4B)*Ex－－－－－－－－式（2）由上式可知，在管道直徑D己且保持磁感強(qiáng)度B不時(shí)，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線性關(guān)系若管道兩側(cè)各入一根電極就引入感應(yīng)電勢(shì)Ex測(cè)量此電勢(shì)的大小，就可求得體積流量。據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在與測(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極當(dāng)電液體沿測(cè)量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)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(shì)；K與磁場(chǎng)分布及軸向長(zhǎng)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－極距；（測(cè)量管內(nèi)直徑）傳感器將感應(yīng)電勢(shì)E作為流量信號(hào)傳送到轉(zhuǎn)換器經(jīng)大變?yōu)V波等信號(hào)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，報(bào)警輸出及頻率輸出，并設(shè)有RS－485通訊接口，并支持HART和協(xié)。注：不同電磁流量計(jì)參數(shù)略有差異，使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必查看說(shuō)明書(shū)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力.如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：e=KBDv(3-36)式中，v為道截面上的平均流速k儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為：qv=-37)由上式可見(jiàn)，體積流量qv感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和量管內(nèi)徑D成性系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成比，與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理。需要說(shuō)明的是，要使(3嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)量條件滿足下列假定：①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng);被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分;被測(cè)液體是非磁性的;被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性三機(jī)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電磁流量計(jì)的丈量通道是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不易梗阻，適用于丈量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。電磁流量計(jì)不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是統(tǒng)一長(zhǎng)度管道的沿程阻力，節(jié)能效果明顯，對(duì)于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。電磁流量計(jì)所測(cè)得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化顯著的影響。與其他大部分流量?jī)x表比擬，前置直管段要求較低。丈量范圍度大，通常2011可選流量范圍寬。滿度值液體流速可.5～10m/s內(nèi)定。電磁流量計(jì)的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬毫米到3m測(cè)反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率良多。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)用于侵蝕性流體。缺點(diǎn)：電磁流量計(jì)不能丈量電導(dǎo)率很低的液體石制品和有機(jī)溶劑等能量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。通用型電磁流量計(jì)因?yàn)橐r里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于200度上高溫度的液體；同時(shí)不能用于溫度過(guò)低的介質(zhì)，因丈量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。四分與用目前，電磁流量計(jì)已發(fā)展成多種類型，分類方法也有良多種：．按勵(lì)磁方式分類直流勵(lì)磁型這種磁流量計(jì)數(shù)目很少只用于丈量液態(tài)金屬流量如常溫下的汞和高溫下的液態(tài)鈉、鉀等。）交流工頻勵(lì)磁型早期的電磁流量計(jì)用50Hz工市電勵(lì)磁，因?yàn)橐资茈姶鸥蓴_和零點(diǎn)漂移等原因，現(xiàn)已逐漸被低頻矩形勵(lì)磁所代替。但在丈量泥漿、礦漿等液固兩相流時(shí)，低頻矩形波勵(lì)磁方式因?yàn)椴荒芸朔腆w掠過(guò)電極表面產(chǎn)生的尖峰噪聲頻流勵(lì)磁的儀表則不存在這一缺點(diǎn)，所以海內(nèi)外尚有一些電磁流量計(jì)仍采用交流勵(lì)磁方式。低頻矩形波勵(lì)磁用低頻矩形波勵(lì)磁方式功耗小點(diǎn)亂是目前電磁流量的主要?jiǎng)?lì)磁方式。其波形有“正—負(fù)”二值和“正—零—負(fù)—零”三值兩種。有的電磁流量計(jì)勵(lì)磁頻率可以由用戶設(shè)定，一般小口徑儀表用較高頻率，大口徑儀表用較低頻率。雙頻勵(lì)磁型勵(lì)磁流的波形是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波要克服二值矩形波勵(lì)磁存在的漿液噪聲和活動(dòng)噪聲，進(jìn)步儀表的不亂性和響應(yīng)特性。．按傳感器和轉(zhuǎn)換器的組成分類分離型這電流量計(jì)的主要型式感器安裝在暢通流暢管道上轉(zhuǎn)換器裝在表室內(nèi)或易于安裝和操縱的傳感器四周隔般為數(shù)十到數(shù)百米好是轉(zhuǎn)換器可闊別現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境前提，電子器件的檢查、調(diào)整和丈量參數(shù)的比較利便。一體型傳器轉(zhuǎn)換器組裝在一起在藝管道上直接輸出反映流量大小的電流（或頻率尺度信號(hào)好是短了傳感器和轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線和勵(lì)磁線的連接長(zhǎng)度，沒(méi)有外界的這類布線，因此電器接線簡(jiǎn)樸，價(jià)格也比較便宜。但易受管道布置的限制，假如安裝在人們不易接近的場(chǎng)所，維護(hù)很不利便；此外，轉(zhuǎn)換器中的電子器件裝在管道上，易受液體溫度和管道振動(dòng)的影響。．按連接方式分類按流量傳感器與管道連接方法分類法蘭連接法蘭夾裝連接衛(wèi)型連接和螺紋連接。．按用途分類）通用型用冶、石化、造紙、輕紡、給排水、污水處理以及醫(yī)藥、食物、生物和精細(xì)化工等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的一般電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)的主要類型被介質(zhì)的電導(dǎo)率有一范圍要求，一般不能超過(guò)其上下限范圍。爆用有爆炸性氣氛的場(chǎng)所勵(lì)磁電流能量較大前是以隔爆型為主近年來(lái)國(guó)外已泛起本質(zhì)安全型安全火花型電磁流量計(jì)磁功率大幅度降低可以做成一體型，全部裝在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)工作。）衛(wèi)生型用于醫(yī)藥、食口和生物化學(xué)等產(chǎn)業(yè)的電磁流量計(jì)定來(lái)菌便拆卸清洗等方面要符合有關(guān)衛(wèi)生的要求。防浸水型用安裝在地面下的感器，可承受短時(shí)間的水浸沒(méi)。潛水型用丈量明渠或非滿管暗渠自由水面自由流時(shí)的流量感器在明渠截流擋板下部，長(zhǎng)期浸在水下工作。結(jié)構(gòu)和使用上都有別于一般電磁流量計(jì)。插入型用大管徑的電磁流量傳感器感器從管道開(kāi)孔中徑向插入以丈量局部流速推算流量，精確度較低，但價(jià)格便宜，合用于控制系統(tǒng)。五選應(yīng)、精度等級(jí)和功能市場(chǎng)上通用型電磁流量計(jì)的機(jī)能有較大差別些精度高、功能多，有些精度低簡(jiǎn)樸精度高的儀表基本誤差（±～±1%精度低的儀表則1.5%）FS，兩者價(jià)格相差1倍有些型號(hào)儀表聲稱有更高的精確度，基本誤差僅（～±R但有嚴(yán)格的安裝要乞降參比前提，例如環(huán)境溫度～22，前后置直管段長(zhǎng)度要求分別大于（常為5D,2D甚至提出流量傳感器要與前后置直管組成一體在流量尺度裝置上作實(shí)流校準(zhǔn)，以減少夾裝不善的影響此在多種型號(hào)選擇比較時(shí)不要單純只看高指標(biāo)具閱讀制造廠樣本或仿單做綜合分析。市場(chǎng)上電磁流量計(jì)的功能差別也很大樸的就只是丈量單向流量輸模擬信號(hào)帶動(dòng)后位儀表；多功能儀表有測(cè)雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源堵截報(bào)警、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對(duì)和故障自診斷、與上位機(jī)通訊和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號(hào)儀表的串行數(shù)字通訊功能可選多種通訊接口和專用芯片），以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、、FF現(xiàn)總線等。、流速、滿度流量、范圍度和口徑選定儀表口徑不一定與管徑相同，應(yīng)視流量而定。流程產(chǎn)業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般是經(jīng)濟(jì)流速～。電磁流量計(jì)用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。EMF滿度流量時(shí)液體流速可在1～范圍內(nèi)選用，范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建議不超過(guò)，除非襯里材料能承受液流沖洗，實(shí)際用很少超過(guò)7m/s，超過(guò)則為罕見(jiàn)。滿流量的流速下限一般為，些型號(hào)儀表則為0.5m/s有些新建工程運(yùn)行初期流量偏低或在流偏低的管系，從丈量精度角度考慮，儀表口徑應(yīng)改用小于管徑，以異徑管連接之。用于有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體，選用流速不低2m/s，最好進(jìn)步到～或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用礦等磨耗性強(qiáng)的流體常流速應(yīng)低于～以降低對(duì)襯里和電極的磨損在丈量接近閾值的電導(dǎo)液體盡可能選定較低流速（小于0.5～1m/s），因流速進(jìn)步活動(dòng)噪會(huì)增加，而泛起輸出晃動(dòng)現(xiàn)象。電磁流量計(jì)的范圍度是比較大的，通常不低于20，有量程自動(dòng)切換功能的儀表，可超過(guò)50100。海內(nèi)可以提供的定型產(chǎn)品的口徑從10mm到然際應(yīng)用仍是以中小口徑居多但與大部門其他原理流量?jī)x如容積式輪式街式或科里奧利質(zhì)量式等擬，大口徑儀表?yè)?jù)有較大比重。、液體電導(dǎo)率使用電磁流量計(jì)的條件是被測(cè)液體必需是導(dǎo)電的能低于閾值（即下限值）。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生丈量誤差直至不能使用閾值即使變化也可以丈量誤變化不大，通用型的閾值在～（×10-6S/cm之，視型號(hào)而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號(hào)線長(zhǎng)度及其分布電容廠使用仿單中通常劃定電導(dǎo)率相對(duì)應(yīng)的信號(hào)線長(zhǎng)度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測(cè)電導(dǎo)率低至5×10-8S/cm的液體。產(chǎn)業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在～10-1S/cm之間，使用不存在題目，低度蒸餾水為10-5S/cm也存在題目。石油制品有機(jī)溶劑電導(dǎo)率過(guò)低就不能使用列若干液體的電導(dǎo)率料查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，以為不能使用而實(shí)際工作中會(huì)碰到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例類質(zhì)對(duì)增加電導(dǎo)率有利對(duì)水溶液資料中的電率是用純水配比在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的際用的水溶液可能用產(chǎn)業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量丈量。表中是若干液體在℃的電導(dǎo)率液體名稱

電導(dǎo)率

液體名稱電率液名稱電率石油（3～5）×10-13丙酮（2～6）×純水，高度蒸餾水×10-8苯甲醇

7.6～×

液氨

×飲用水≈10-4海水≈×硫酸5%）×10-1）～（×）氨水（～）（×）～（2×10-4氫氧化鈉（4%～50%×）×10-2食鹽水（）2×、液體中含有混入物混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作測(cè)的是含氣泡體積的混合體積流量氣體含量增加到形成（）狀流因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時(shí)斷開(kāi)輸晃動(dòng)甚至不能正常工作有鐵磁性?；蚶w維的固液雙相流體同樣可測(cè)得二相的體積流量體含量較高的流體如井泥漿鉆探固井水泥漿、紙漿等實(shí)際上已屬非牛頓流體。因?yàn)楣腆w在載體液中一起活動(dòng)兩之有滑動(dòng)速上有差別單相液體校驗(yàn)的儀表用于固液雙相流體會(huì)產(chǎn)生附加誤差。固然還未見(jiàn)到應(yīng)于液雙相流體中固形物響的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)講演，但國(guó)外有講演稱固形物含量有時(shí)誤差在范圍以內(nèi)；我國(guó)黃河利委員會(huì)水利科學(xué)研究所的實(shí)驗(yàn)講演稱丈量沙含量水的流量含沙量體積比17%～（中值粒徑），儀表丈量誤差小于。在漿液內(nèi)有較大顆粒掠過(guò)電極表面率低的矩形激磁的電磁流量計(jì)中會(huì)產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲量號(hào)不穩(wěn)選用較高頻率的儀表或有較強(qiáng)按捺漿液噪聲能力的儀表，也可選用市電交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。含有鐵磁性物質(zhì)的流體對(duì)通常的EMF丈管內(nèi)磁導(dǎo)率受鐵磁體的不同含量而變化，會(huì)產(chǎn)生丈量誤差。但在磁路中置有磁通檢測(cè)線圈補(bǔ)償?shù)腅MF可減小混入鐵磁體的影響。對(duì)含有礦石顆粒的礦漿應(yīng)用留意對(duì)傳感器襯里的磨損程度量?jī)?nèi)徑擴(kuò)大會(huì)產(chǎn)生附加誤差這種場(chǎng)合應(yīng)選用耐磨性較的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里時(shí)議傳感器安裝在垂直管道上使道磨損平均消除水平安裝下半部局部磨損嚴(yán)峻的缺點(diǎn)可以在傳感器入口端加裝噴嘴形護(hù)套，相對(duì)