電磁流量計(jì)的報(bào)告

./電磁場(chǎng)報(bào)告〔電磁流量計(jì)學(xué)期：2015-2016〔II班級(jí)：電自卓越141組員:胡忠明朱振鐸鑫 喻婷日期：電磁流量計(jì)報(bào)告一、電磁流量計(jì)提出背景第二次世界大戰(zhàn)后,隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,流量計(jì)量日益受到重視,流量?jī)x表隨之迅速發(fā)展起來(lái)。如上個(gè)世紀(jì)50年代,工業(yè)中使用的主要流量計(jì)已經(jīng)有孔板、皮托管、浮子流量計(jì)三種,被測(cè)介質(zhì)的圍也較窄,但測(cè)量準(zhǔn)確度已開(kāi)始滿足一些低水平的生產(chǎn)需要。而近50年來(lái),為滿足不同種類流體特性、不同流動(dòng)狀態(tài)下的流量計(jì)量的需要,先后研制出并投入使用的流量計(jì)有電磁流量計(jì)、速度式流量計(jì)、容積流量計(jì)、動(dòng)量式流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等幾十種不同測(cè)量原理的新型流量計(jì)。本次報(bào)告我們重點(diǎn)介紹電磁流量計(jì)。電磁流量計(jì)〔EletromagneticFlowmeters,簡(jiǎn)稱EMF是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(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〔如下圖所示。其制作原理是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制造的用來(lái)測(cè)量管導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。電磁流量計(jì)實(shí)物圖二、儀表結(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。1、磁路系統(tǒng)：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用永久磁鐵來(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)致兩電極之間阻增大,因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí),永久磁鐵相應(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。2、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。3、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。4、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。5、襯里：在測(cè)量導(dǎo)管的側(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(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、瓷等。6、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)工作原理類似于E=BLu,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中,垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)徑為D的不導(dǎo)磁管,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(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極。只要管道流速分布為軸對(duì)稱分布,兩電極之間將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BDV由此可知管道的體積流量為：Qv=D2V=對(duì)于交流勵(lì)磁磁感應(yīng)強(qiáng)度：,由公式可知,體積流量與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管徑D成線性關(guān)系,與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比,與其他物理參數(shù)無(wú)關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理。測(cè)量時(shí)會(huì)感應(yīng)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(chǎng),磁場(chǎng)極性被交替互換,干擾電壓就不會(huì)對(duì)實(shí)際測(cè)量產(chǎn)生影響。四、電磁流量計(jì)的分類磁流量計(jì)就顯示方式分為：分體型電磁流量計(jì),一體型電磁流量計(jì)。分體型電磁流量計(jì)是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來(lái)測(cè)量管導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表,采用單片機(jī)嵌入式技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵(lì)磁,同時(shí)在電磁流量計(jì)上采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線,屬國(guó)首創(chuàng),技術(shù)達(dá)到國(guó)領(lǐng)先水平。分體型電磁流量計(jì)在滿足現(xiàn)場(chǎng)顯示的同時(shí),還可以輸出4～20mA電流信號(hào)供記錄、調(diào)節(jié)和控制用,現(xiàn)已廣泛地應(yīng)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(jì)除可測(cè)量一般導(dǎo)電液體的流量外,還可測(cè)量液固兩相流,高粘度液流及鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿液體的體積流量。一體型電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制定,用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電流體的體積流量。由于獨(dú)特的特點(diǎn)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)上各種導(dǎo)電液體的測(cè)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(jì)算機(jī)配套可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。五、電磁流量計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、電磁流量計(jì)沒(méi)有可動(dòng)部件,也沒(méi)有阻流件,不會(huì)引起壓力損失,同時(shí)也不會(huì)引起磨損,阻塞等題目。2、電磁流量計(jì)是一體積流量丈量?jī)x表,在丈量過(guò)程中不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及導(dǎo)電率〔在一定圍的影響。3、電磁流量計(jì)的量程圍寬,可達(dá)1：100。此外,電磁流量計(jì)只與被測(cè)介質(zhì)的均勻流速成正比,而與軸對(duì)稱的活動(dòng)狀態(tài)〔層流或紊流無(wú)關(guān)。4、電磁流量計(jì)無(wú)機(jī)械慣性,反應(yīng)靈敏,可以丈量瞬時(shí)脈動(dòng)流量,而且線性好,因此可以將丈量信號(hào)直接用轉(zhuǎn)換器線性的轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。LD-T型可就地指示,LD型可遠(yuǎn)間隔傳送。缺點(diǎn)：1、電磁流量計(jì)不能丈量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品和有機(jī)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(jì)因?yàn)橐r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(shí)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(shuō)明的是,使用電磁流量計(jì)測(cè)量必須條件滿足下列假定：①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng)；②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布；③被測(cè)液體是非磁性的；④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。電磁流量計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域電磁流量計(jì)在工業(yè)上廣泛應(yīng)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(lái)測(cè)量各種酸堿鹽溶液、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(dǎo)電液體介質(zhì)的體積流量。從工作原理上可知電磁流量計(jì)只適合導(dǎo)電流體的流量測(cè)量。同時(shí),由于電磁流量計(jì)部無(wú)可動(dòng)部分,不會(huì)堵塞,特別適合測(cè)量含懸浮物、固體顆粒、纖維等雜質(zhì)的液體流量；流量共識(shí)幾乎不受被測(cè)介質(zhì)物性參數(shù)影響,因此適合測(cè)量高粘度流體流量；只要合理選擇電極材料,即可測(cè)量腐蝕性流體流量。近年來(lái),電磁流量計(jì)在大管徑流量計(jì)量方面的優(yōu)勢(shì)凸顯；同時(shí),稍加改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)液體的流量測(cè)量。七、技術(shù)要求流量計(jì)在規(guī)定的流量圍準(zhǔn)確度等級(jí)、最大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)定。流量計(jì)誤差表示使用相對(duì)示值誤差。準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差準(zhǔn)確度等級(jí)0.2〔0.25〔0.30.5最大允許誤差±0.2%〔±0.25%〔±0.3%±0.5%準(zhǔn)確度等級(jí)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(hào)的等級(jí)八、引用誤差對(duì)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,其最大允許誤差系列應(yīng)符合表1規(guī)定,其檢定結(jié)果的標(biāo)書(shū)中不再給出準(zhǔn)確等級(jí),而使用其最大允許誤差表示,且還應(yīng)在最大允許誤差后標(biāo)注FS,如±0.5%FS。在一臺(tái)流量計(jì)的一次檢定中,應(yīng)按照準(zhǔn)確度等級(jí)和引用誤差之中的一種給出流量計(jì)誤差表示方法；對(duì)于使用相對(duì)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。成熟儀表應(yīng)用上受到限制的某一領(lǐng)域技術(shù)上有所突破后,開(kāi)發(fā)出相適應(yīng)的改進(jìn)型儀表,使得在該領(lǐng)域有較快發(fā)展。典型流量計(jì)介紹及進(jìn)展1、電磁流量計(jì)A、非滿管電磁流量計(jì)傳統(tǒng)電磁流量計(jì)只能測(cè)量滿管液體流量非滿管電磁流量計(jì)應(yīng)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(cè)量精確度。將傳統(tǒng)非滿管流或明渠流流量誤差從±<3~5>%FS降低到±<1~2>%FS。B、測(cè)量更低點(diǎn)導(dǎo)率的液體現(xiàn)在可測(cè)量比傳統(tǒng)電磁流量計(jì)電導(dǎo)率閾值低2~3個(gè)數(shù)量級(jí)的液體。如以前不能測(cè)量的甘油、乙二醇等。除此之外,本類儀表幾乎不存在漿液噪生和流動(dòng)噪聲也不會(huì)產(chǎn)生電極表面效應(yīng)形成的噪聲。襯里表面覆蓋油脂等非導(dǎo)電層或結(jié)薄絕緣垢層也不會(huì)影響測(cè)量。C、低功耗和二線制電磁流量計(jì)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(jì)有可能采用干電池或太陽(yáng)電池,更方便地將電磁流量計(jì)裝用于無(wú)市電供電的場(chǎng)所。D、二維<方向>電磁流速計(jì)和多測(cè)量點(diǎn)插入式電磁流量計(jì)置于船體外部的船舶電磁航速儀是插入式電磁流量計(jì)的雛形,后來(lái)插入式電磁流量計(jì)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(jì)。但在河道流或水利試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒粌H要測(cè)量流速,還要知道流速方向。二維電磁流速記又稱向量流速計(jì),電磁流量?jī)x表族可以進(jìn)入水文試驗(yàn)應(yīng)用領(lǐng)域。2、超聲流量計(jì)近年超聲流量計(jì)應(yīng)用于氣體<包括蒸汽>、儲(chǔ)存交接<CUSTODYTRANSFER常簡(jiǎn)稱CT>和財(cái)貿(mào)核算、民用住宅天然氣消費(fèi)計(jì)量三個(gè)領(lǐng)域有較大進(jìn)展。A、氣體應(yīng)用當(dāng)前國(guó)外能源開(kāi)發(fā)天然氣比石油發(fā)展快促進(jìn)了過(guò)去發(fā)展緩慢的氣體超聲流量計(jì)發(fā)展。有人估計(jì)工業(yè)用超聲流量計(jì)當(dāng)前已有近15%用于氣體。近年還見(jiàn)到國(guó)外至少有3家制造廠向市場(chǎng)推出應(yīng)用于蒸汽的超聲流量計(jì),用一棒傳送聲速信號(hào)到遠(yuǎn)離蒸汽的超生換能器可測(cè)高達(dá)480℃的過(guò)熱蒸汽。B、進(jìn)入儲(chǔ)存交接和財(cái)貿(mào)核算應(yīng)用領(lǐng)域超聲流量計(jì)采用多聲道測(cè)量<4~8聲道>技術(shù)和短管流量傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并實(shí)流校準(zhǔn)測(cè)量精確度大幅的提高液體用儀表精度等級(jí)有高達(dá)0.15級(jí)氣體用儀表普遍為0.5級(jí)。今后必然將逐步替代有活動(dòng)部件的儀表。1999年已在進(jìn)京高壓天然氣輸送管線上裝用超聲流量計(jì)與原裝有的孔板差壓流量計(jì)對(duì)比顯現(xiàn)出其優(yōu)越的使用性能得到各方面的認(rèn)可。C、進(jìn)入住宅天然氣消耗計(jì)量應(yīng)用領(lǐng)域90年中期國(guó)外超聲家用燃?xì)獗硪堰_(dá)到取代應(yīng)用150余年的膜式煤氣表的規(guī)模。有人估計(jì)世界圍近年銷售量已接近40萬(wàn)臺(tái)/年。3、熱式質(zhì)量流量計(jì)熱式質(zhì)量流量計(jì)過(guò)去主要是熱分布式應(yīng)用于氣體小流量測(cè)量較多,應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測(cè)量和控制以及閥門制造過(guò)程中測(cè)定泄漏量等。國(guó)外近年熱消散效應(yīng)的侵入式和插入式熱式流量計(jì)應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)和流程工業(yè)大中型管