摘要:
防爆電磁流(liú)量計
廣泛應用于(yú)艦船、化工、石油、水(shuǐ)泥、醫藥等領域,其(qí)具有結構簡單、測(cè)量範圍大、精度優(you)點,然而其使用場(chang)所環境惡劣,爲了(le)保證其性能以及(ji)降低能耗,介紹🤩了(le)電磁流量計設計(ji)基🌈本原理、防爆電(dian)路設艦船外殼鹽(yán)及防🥵護方法,并磁(cí)線圈仿真,該仿真(zhen)❤️可以作爲勵磁系(xì)的模型!電磁流量(liang)🏃計設計效率。
0引言(yán)
流量計是測量流(liú)體在一段時間過(guò)的體積或者質量(liàng)的儀器,對于生産(chǎn)過程非常關鍵。随(suí)着技術快速發展(zhan),流量計類越來越(yuè)多,比如電磁流量(liang)計、
超聲波量計
、熱(re)式流量計以及震(zhen)動流量計等,電磁(ci)流量計以其🍉簡單(dan)的結構、可靠性高(gao)、精度高等優點,在(zai)生産和生活用比(bǐ)例🔱占60%以♻️上。然而,由(yóu)于在艦船中其經(jing)常處于潮濕、腐🥰蝕(shi)的使用環境,爲此(ci)電磁流量計的防(fáng)爆性能設計降📧低(di)流量計電池耗能(néng)成爲熱點。
1電磁流(liu)量計設計基本原(yuan)理
電磁流量計是(shi)通過利用法拉第(di)電磁感應定律設(shè)計,圖1爲電磁流量(liàng)計結構示意圖,管(guǎn)内爲導電性,勵磁(ci)線圈爲閉合👅回路(lù),依據麥克斯韋電(diàn)磁場理論,産🏃♂️生工(gong)作磁場。
對于直導(dǎo)體,在磁場中産生(shēng)的感應電動勢E
式(shì)中,B--磁感應強度;D一(yi)導體長度;.V一運動(dòng)速度。
圖2爲流體流(liú)動方向、磁場方向(xiang)和感應電動勢方(fāng)向,符合右⚽手規律(lü),感電動勢大小見(jiàn)式(1),對于管道内流(liú)體流量Q大小見式(shì)(2)
将式(2)中V求出,帶入(ru)式(1)可得
由式(3)可知(zhi),管道尺寸确定,感(gan)應電動勢E與流量(liang)Q成正比。
2防爆電路設(she)計
依據釋放源存(cún)在部位、釋放數量(liàng)、擴散情況和通風(feng)情況等㊙️條件,爆炸(zhà)場所可分爲0區、1區(qu)和2區,對于礦用産(chǎn)品,可以✔️用于0區、1區(qu)和2區,對于礦用産(chǎn)品,可以用于🤞0區的(de)産品防爆類型隻(zhī)有本質安全性🈲,對(duì)于用于0區的防爆(bào)電磁流量計
,防爆(bao)性能至關重要。
本(ben)質安全型電氣設(she)備是指在正常運(yun)行和規定的故障(zhang)條件下🐉,所産生的(de)火花或者熱效應(yīng)均不能點燃爆炸(zhà)性氣體🧑🏾🤝🧑🏼合物的電(dian)氣設備[2],本安電路(lu)設計時要從兩方(fāng)面考慮,一是對本(běn)案🈲和非本案部件(jiàn)進行隔離;二是能(neng)量限制。
GB3836.4—2010求的隔離(lí)包括爬電距離、電(dian)氣間隙和接地等(děng)要求👉,比在GB3836.4—2010表🔞5中,依(yi)❓據電壓值來設計(jì)電氣間隙、爬電距(ju)離💰以及合适的CTI值(zhí)絕緣材料。能量限(xian)制主要涉及到元(yuán)件額定值選擇,依(yī)據GB3836.4—2010,電分爲電阻性(xing)電路、電感性電路(lu)和電容🐪性電路,圖(tu)3所示。電磁流量計(ji)感器電氣部分由(yóu)連個線圈組成,包(bao)括電阻和電感,依(yi)據GB3836.4—2010圖A1中,根🎯據電磁(ci)流量計防爆類型(xing)和電源電壓,确定(dìng)最小點燃電流,比(bi)如設計工作電👣壓(ya)爲18V的IIC類本安電路(lù),點燃電流爲0.66A,此外(wai),要是電路慮安全(quan)系數,若是安全系(xì)數爲1.5,則最大電流(liú)應小于0.44A。根據GB3836.4—2010圖A6,依(yi)據電壓和電流,選(xuǎn)擇合适電感值,對(duì)于18V、0.44A的電感電路,電(diàn)感設計應在0.8mH以下(xia)。
爲(wei)了無論電路在正(zhèng)常工作狀态還是(shi)故障狀态,使安㊙️端(duān)有定壓和定流輸(shu)出特性,如圖4所示(shi)。選擇合适👈二極管(guǎn)安全栅🤞或者💞齊納(nà)安全栅,若勵磁信(xìn)号是周期性雙向(xiàng)電流,可以選擇TVS管(guan)。
3勵磁線(xian)圈仿真
利用COMSOL仿真(zhen)軟件,對彎圓形、彎(wān)菱形和馬鞍形線(xiàn)圈進行仿💁真🌈,采用(yong)相同線圈材料材(cái)質和相同用料量(liàng),并🛀🏻在相同勵磁電(diàn)⛱️流、勵磁頻率條件(jian)下,比較勵磁線圈(quān)👌産生的工作磁場(chǎng)強度分布情🤟況。
首(shou)先建立仿真幾何(he)模型,如圖5所示,爲(wèi)彎圓形勵磁線圈(quan)模型,進行電特性(xing)、磁特性和邊界條(tiáo)件設置,進行網格(gé)分🏒析劃分等💃🏻步驟(zhou),最後仿真可的磁(cí)場分布情況,圖6爲(wèi)磁力線分布,圖7爲(wei)磁感應強度分布(bù)。對于彎菱形和馬(ma)鞍型線圈采用相(xiang)同步驟進行仿真(zhēn)模拟,如圖8所示,爲(wèi)馬鞍型勵磁線圈(quan)。


通過模拟(nǐ)結果可以直觀得(dé)出相應空間點和(hé)面的磁場大小、磁(ci)場對稱情況,爲了(le)更好比較不同幾(jǐ)何形态的磁場沿(yan)管中軸線方向。管(guǎn)軸線方向和整個(ge)區域内的均勻度(du)情況,設定ε1、ε2、ε33個均勻(yun)度參數,表達式如(ru)下
仿真結果表明(míng),三種形狀勵磁線(xian)圈磁感應強度大(da)小關系爲:馬鞍形(xing)最小、彎圓形最大(da)。均勻度分析表明(ming),ε1:馬🌈鞍形最小,彎菱(ling)形最😄大;ε2:馬鞍形最(zuì)小,彎菱形最大;ε3:馬(mǎ)鞍形最小🧑🏽🤝🧑🏻,彎菱形(xing)最大。因此,磁感應(ying)強度越大,電極收(shōu)到的信号越大,所(suo)以彎圓形效果🈲最(zui)好;由于🤩磁場均勻(yún)度越小,表明越📧均(jun1)勻,渦電流損耗和(he)磁場邊緣效應越(yue)小💁,爲此,馬鞍型勵(lì)磁線圈效果最🌈好(hao)。
4艦船外殼鹽霧試(shì)驗及防護
艦船用(yong)電磁流量計
外殼(ke)材質一般爲鑄鐵(tiě)、鑄鋼和不鏽鋼,海(hai)洋中鹽霧✂️濃度高(gāo)、海水飛沬多造成(chéng)設備腐蝕嚴重,鹽(yán)霧直接影響到設(she)備的使用💃🏻周期和(he)可靠性,因此,流量(liang)計外殼應進📞行鹽(yan)霧實驗,實驗方法(fa)主要有戶外暴露(lu)實驗和實驗室鹽(yán)霧箱📐模拟兩種,使(shi)用使用标準有GB/T2423.17—2008《電(dian)工電子産品基本(ben)環境試💔驗規程試(shì)驗Ka:鹽霧試驗方法(fǎ)》和GB/T2423.18*2000《電工電子産品(pǐn)環境試驗第2部分(fen):試驗試驗Kb:鹽霧,交(jiao)變(氯化鈉溶液)》。
5結(jie)語
電磁流量計由(yóu)于其使用環境特(tè)殊,因此其防爆性(xing)能🌏和💚勵磁系🌂統研(yán)究至關重要,對于(yu)電磁流量計基本(ben)原理和防爆💋電路(lu)💞設計進行詳細闡(chan)述,并對不同形狀(zhuàng)線圈感應磁場模(mó)💰拟。
以上内容源于(yú)網絡,如有侵權聯(lián)系即删除!