一、概述(shu):
　　電磁流量計 是60年(nián)代起發展起來的(de).應用法拉第電磁(cí)感應原理制成的(de),測量㊙️導電介質體(tǐ)積流量的新型感(gan)應式流量測量儀(yi)表.由傳感器(變送(sòng)器)和轉換器兩部(bu)分組成。
(一)電磁流(liú)量計具有以下特(tè)點
1、它的傳感器結(jie)構簡單、可靠.無可(kě)動部件和節流部(bù)件,因而,當流體通(tong)過時不會引起任(ren)何附加的壓力損(sǔn)失.無磨損、堵塞等(deng)現象.由于它結構(gou).上無運動部🐇件.故(gù)可通過附上耐腐(fu)蝕絕緣🥵村裏和選(xuan)擇耐腐材料制成(cheng)電極,具有很⭕好的(de)耐腐蝕性能.故而(er).工作壽♈命長。
2、它是(shi)一種體積流量測(cè)量儀表,故不受被(bei)測介質的溫度、粘(zhān)度⛹🏻‍♀️、密度以及一-定(dìng)範圍内電導率的(de)影響。
3、電磁流量計(jì)的量程範圍極寬(kuān),同一台電磁流量(liang)計的量🙇🏻程💜比可達(dá)1 : 100。
4、電磁流量計隻與(yǔ)被測介質的平均(jun1)流速成正比。而與(yǔ)軸對稱👅分布下的(de)流動狀态(層流或(huò)紊流)無關。
5、電磁流(liú)量計反應靈敏、線(xiàn)性好.可以測量瞬(shun)時脈動流🍓量可就(jiù)地顯示或遠距離(lí)傳送.也可與單元(yuan)組合儀表♊.計算🚩機(ji)配套組成。(各種自(zi)動檢測、調節系統(tong)和🈲程控系✨統。)
電磁(cí)流量計也有一些(xie)不足之處.主要是(shi):
1、它隻能測量具有(you)一定導電性的液(ye)體。
2、它要求被測介(jie)質具有一定範圍(wei)的電導率，10-1~10-5s/cm之間.相(xiang)當🚩于蒸餾水的電(diàn)導率。
3、不能測量高(gao)溫高壓流體(測量(liang)管的絕緣襯裏材(cai)料受溫度的限制(zhi)造成)。
4、 受流速分布(bù)影響.其前後須有(you)一定的直管段。
5、易(yì)受外界電磁幹擾(rǎo)。
(二)基本原理
　　在磁(cí)感應強度爲B的均(jun1)勻磁場中.垂直于(yú)磁場方向放一個(ge)内徑爲D的不導磁(ci)管道.當導電液體(ti)在管道✏️中以流速(sù)📐V流動時.導電流✏️體(ti).切割磁力線,若在(zài)管道截面上垂直(zhi)于磁場的🌈直徑兩(liǎng)端安裝一對電極(jí),隻要管道内流速(sù)分布爲軸對稱🥰.則(zé)兩電極之間将産(chan)生感生電動勢e.根(gen)據法拉🏃🏻‍♂️第電磁感(gǎn)應原理。

兩式中:
e一(yi)感應 電動勢伏特(tè)
B一磁感應強度韋(wei)伯/米“
D一管道内徑(jìng)米
`U一流體平均流(liu)速米/秒
Qr一流體體(ti)積流量立方米/小(xiao)時
要使式2嚴格成(chéng)立。必須使測量條(tiao)件滿足
(1)磁場是均(jun)勻分布的恒定磁(cí)場
(2)被測流體的流(liú)速爲軸對稱分布(bù)
(3)被測液體是非磁(cí)性.電導率均勻且(qiě)各
向同性。
(三)電磁(cí)流量計系統
1、基本(ben)系統:由傳感器和(hé)轉換器組成.僅完(wan)成流量的檢測.顯(xian)示如🤟圖a:

2、擴展系統(tong):基本系統加流量(liang)積算器組成,除基(ji)本功能外🔞,還具有(yǒu)累積流量的功能(néng),并可配置停電計(ji)時器,以修正系統(tong)停電時被🔴漏計的(de)排放流量,加圖b;

3、智(zhì)能型系統:由基本(běn)系統和流量計算(suàn)機組成.具有☎️顯示(shì)瞬時流量累積流(liú)量,日期和時詢的(de)功能.具有開方比(bi)例積算器和定值(zhi)輸出等功能,并可(kě)完成打印、通訊和(hé)聯網.如圖c:

二、基本(ben)系統簡介
(一)轉換(huàn)器
1、轉換器工作原(yuan)理
　　傳感器輸出一(yī)個毫伏級的微弱(ruò)信号,經轉換器将(jiāng)信号放大,變成标(biāo)準的信号輸出(傳(chuan)感器等效一高内(nei)阻🌈的信号源)。
轉換(huàn)器原理框圖如圖(tu)1所示.它接受來自(zi)傳感器的信号,經(jing)中間📧級放大.剔除(chu)無關信号,檢出有(yǒu)用信号,再經整流(liu)放大,變成🌂單流量(liang)成比例的電壓信(xin)号。最後将流🙇‍♀️量信(xìn)号變成标🌍準的信(xìn)号形式。

　　轉換器中的信(xin)号發生器能産生(sheng)工頻八分頻的方(fāng)波.此信号激勵勵(li)磁驅動器,向傳感(gǎn)器輸出同頻率的(de)勵磁電流.信号發(fa)生器也産生抗幹(gàn)擾級的同步控制(zhì)信🤟号。
2、性能
電磁流(liú)量轉換器具有:
(l)穩(wěn)定地進行線性放(fàng)大。
(2)能夠分辯和抑(yi)制各種幹擾信号(hào)
(3)具有足夠高的輸(shu)入阻抗
(4)能夠消除(chú)電源電壓和頻率(lǜ)波動的影響
(二)傳(chuán)感器
1、基本組成
　　電(diàn)磁流量計的廣泛(fàn)應用,使傳感器派(pài)生出各種形式,目(mù)🏃‍♀️前常用的有:管道(dào)式、潛水式、播入式(shì)三種,傳感器也🏒稱(chēng)電磁流✌️量變送器(qi),傳感器通常包含(han)以下四部分。
(l)用于(yu)引導液流和測量(liàng)的導管,也即測量(liàng)管。
(2)由勵磁線圈和(hé)磁扼組成的勵磁(ci)系統,用來産生工(gōng)😘作磁場。
(3)流量信号(hào)檢測部分,包括電(dian)極、信号引線、接線(xian)盒。
　　傳感器(變送器(qì))的電極安裝在與(yǔ)磁場垂直的測量(liàng)管的💃🏻兩側管壁上(shàng).它的作用是把被(bei)測介質切割磁力(li)線所産生的流量(liang)信号引出(其材料(liào)必須是非磁性導(dǎo)電材料)。
(4)幹擾調整(zheng)機構
幹擾調整機(ji)構實際上是一個(ge)“變壓器調零”裝置(zhì),是💁爲了抑制由于(yú)“變壓器效應”而産(chan)生正交幹擾的一(yi)種方法。
(5)起隔離和(he)保護傳感器内部(bù)結構作用.的外殼(ké)
2、三種形式
(1) 管道式(shi)電磁流量計 :爲标(biao)準流量計,通過法(fǎ)蘭接入輸送液流(liú)的管道來測量液(yè)體🏃🏻流量。
(2)潛水式電(diàn)磁流量計:是一種(zhong)密封的電磁流量(liang)計,可潛入明渠或(huo)暗溝中,測量液體(ti)流量。
(3) 插入式電磁(cí)流量計 :是将流量(liàng)計的勵磁部分電(dian)極小型化.取消傳(chuan)感器外殼📱.通過管(guǎn)🌈柱将敏感電極插(cha)入大型管道中.并(bìng)支☁️承在管道💁的管(guan)壁上,以此來測量(liàng)管道中的體積流(liu)📱量,這種流量計結(jie)構簡單.以小巧的(de)結構來測量大管(guǎn)道中的♊流量.經濟(ji)㊙️實用。可在管道不(bú)停供液流的情況(kuàng)下安裝與維修。
3、傳(chuan)感器對被測介質(zhì)的要求:
　　被測介質(zhi)的電導率過高或(huò)過低都會影響流(liu)量測量的💔精度一(yī)般要求電導率域(yù)10-1~10-5Sc/m之間,即可得到滿(man)意的測量結果。
三(san)、電磁流量計的選(xuan)用型與安裝
(一)選(xuan)用
　　電磁流量計的(de)選用,主要是變送(sòng)器(傳感器)的正确(què)選💰用,而轉換器隻(zhi)需與之配套即可(ke)。
1、口徑與量程的選(xuan)擇
　　變送器的量程(chéng)可以根據兩條原(yuan)則選拔:一是儀表(biǎo)滿量🥵程大于預計(ji)的最大流量值;二(er)是正常流量大于(yú)儀⛹🏻‍♀️表滿量程的50%,以(yǐ)保證一定的測量(liang)精度。
　　口徑通常選(xuan)用與管道系統相(xiàng)同的口徑(但也可(ke)以利用異徑管,選(xuǎn)擇小于管道系統(tong)的口徑),對管道有(yǒu)待設🔞計的🚩,根據流(liu)量範圍來選擇.對(duì)電磁流量計,流💞體(tǐ)流速選在0.5~10m/S一般選(xuan)在💁0.8~4ms/爲宜·确定後,根(gēn)據vQ=π/4D2`U場來确定💃🏻變送(song)器口徑。
2、溫度和壓(yā)力的選擇
　　電磁流(liú)量計對能測量的(de)流體壓力與溫度(du)有一定限制,一般(ban)情況下:
小于?50mm口徑(jing)時工作壓力爲1.6MPa左(zuo)右
?80~900mm口徑工作壓力(li)爲1MPa左右
大小?1000mm口徑(jing)工作壓力爲.06MPa左右(yòu)
對于特殊要求,可(kě)與廠家要求特殊(shu)處理。
　　工作溫度取(qu)決于襯裏材料一(yī)般爲5~70℃,經特殊處理(lǐ)的變送器允許被(bei)測介質溫度可達(dá)-40℃~130℃。
3、内襯材料與電極(ji)材料的選擇
應根(gen)據具體測量的介(jiè)質.加以慎重地選(xuan)擇。
(二)安裝的要求(qiú)
　　要保證電磁流量(liang)計的測量精度,正(zheng)确的安裝是很重(zhòng)要👄的🚩。
(l)變送器應安(ān)裝在室内幹燥通(tōng)風處·避免安裝在(zài)環♌境溫❄️度過高的(de)地方,不應受強烈(liè)振動.盡量避開具(ju)有強烈磁場的設(she)備.如大💋電機、變壓(ya)器等,避免安裝在(zai)有腐蝕性氣體的(de)場合.安裝地點便(bian)于檢修.這是保證(zhèng)變送器正常i省行(háng)的環境🧡條件。
(2)爲了(le)保證變送器測量(liang)管内充滿被測介(jie)質,變送器最好垂(chuí)直安🐆裝,流向自下(xià)而上。尤其是對于(yu)液固兩相流❗,必須(xū)垂直安裝,一則可(ke)以防被測介質相(xiang)分離,二則使變送(song)器測量管🤩四周的(de)襯裏磨損比較均(jun1)勻。若現場隻🤞允許(xǔ)水平安裝,則必須(xū)保證兩電極在同(tong)一水平面。在水平(ping)的管道上應避免(miǎn)将變送器安裝在(zai)管道的底部以防(fang)止沉澱,或安裝在(zai)可能不能充滿介(jie)質管道的頂部、以(yǐ)防止空氣泡🐕。
(3)變送(sòng)器兩端應裝閥門(mén)和旁路。
(4)電磁流量(liàng)變送器的電極所(suǒ)測出的幾毫伏交(jiao)流電勢,是㊙️以變送(sòng)器内液體電位爲(wèi)基礎的。爲了使液(ye)體電位穩定并使(shi)變送器與流體保(bǎo)持等電位,以保證(zheng)穩定地進行測量(liàng),變送器外殼與金(jin)屬管兩端應有🐇良(liang)好的接地,轉換器(qi)🍉外殼也應接地,接(jiē)地電阻不能大于(yú)IOn,不能與♉其它電器(qi)設備的接地線共(gong)用,如果不能保證(zhèng)變送器外殼與金(jin)屬管㊙️道良好接觸(chù),應用金屬導線将(jiang)🥰它們連⭐接起來,再(zai)可靠接地。
(5)爲了避(bì)免幹擾信号,變送(song)器和轉換器之間(jian)的信号必須用屏(ping)蔽導線傳輸,不允(yun)許把信号電纜和(he)電源線平行放在(zài)同一電纜鋼管内(nei),信号電纜長度一(yi)般不得超30m。
(6)轉換器(qì)安裝地點應避免(miǎn)交、直流強磁場和(hé)振動,環🎯境溫🔞度爲(wèi)🔅-20℃~50℃,不含有腐蝕氣體(tǐ),相對濕度不大于(yú)80%。
(7)爲了避免流速分(fèn)布對測量的影響(xiǎng),流量調節閥應設(she)置在變送♋器下遊(you).對于小口徑的變(bian)送器來說.因爲從(cong)電極中心🌈到流量(liang)計進口端的距離(li)已相當于好幾倍(bèi)直徑D的長度,所✏️以(yǐ)對上遊直管可以(yi)不做規定,但對口(kǒu)徑較大的流量計(ji).一般上遊應🔞有SD以(yi)上的直管段.下遊(yóu)⛱️應有3D以上直⛹🏻‍♀️管段(duàn)要求。
(8)當管道與變(biàn)送器的.口徑不一(yī)緻時.通常在變送(sòng)器♉兩端安裝三斬(zhǎn)擴管和三斬縮管(guan),然後與工藝管道(dào)連接.在一般情況(kuàng)下,變送器的口徑(jing)小于管道口徑,安(an)裝的三斬縮管其(qi)圓🌈園錐角不應大(da)于15度。
四、電磁流量(liang)計的主要誤差來(lai)源及
防範的初步(bu)分析
(一)非軸對稱(cheng)流動引起的誤差(cha)。
　　對電磁流量計,隻(zhi)要管内流速爲軸(zhou)對稱分布,則電極(ji)上🌈産生的感應電(dian)動勢e與流動狀态(tai)無關,僅與流體的(de)平均流速成正比(bi),流🏃🏻‍♂️速的軸對稱分(fèn)布,是滿足其正常(chang)工作的基本條件(jian)之一。一旦破壞了(le)流體流速的軸對(dui)稱,由于每個流體(ti)質🈲點相對于電極(ji)的幾何位置不同(tóng),愈靠近電極的質(zhi)點對e的⚽貢獻越大(dà),靠近電極的流速(su)越大.對e的貢獻也(ye)越大,而電極上得(dé)到的感生❤️電動勢(shì)e是測量管内所有(yǒu)液體共同貢獻的(de)🤟結果。所以.如果電(diàn)🚶‍♀️極附近的流速非(fēi)軸對稱的偏大,測(cè)得的信号就比實(shí)⛱️際流量值大;反之(zhī),電極附近的流速(su)非軸對稱的偏小(xiǎo),測得的流量值也(ye)就偏小✉️,由上分析(xi),必須保持流速😍的(de)軸對稱。
　　由于流速(su)分布和渦流的影(yǐng)響,上遊直管段應(yīng)有一定的長度,按(an)附加誤差可影響(xiǎng)流量精度(約0.5%)的原(yuán)則👅,上遊直管🈲段應(yīng)📧爲SD以上.下遊直段(duàn)長度應在3D以上。
(二(èr))電導率對測量誤(wu)差的影響
　　電磁流(liu)量計對被測介質(zhì)的電導率有一定(ding)的要求範👨‍❤️‍👨圍,一般(bān)爲10-5~10-1sc/m,但目前,電磁流(liu)量計轉換器的輸(shū)入阻抗已有所提(ti)高.對于電導🐇率的(de)下限要求有所下(xià)降✏️。
　　電磁流量計不(bú)适用電導率很低(dī)的介質的原因,在(zài)于傳感器與🛀轉換(huan)器的阻抗匹配。對(dui)于傳感器的輸出(chū),用圖2的等效電路(lù)表示:e—流量電勢信(xìn)号.R2—轉換器輸入阻(zu)抗㊙️。

　　一般轉換器輸(shū)入阻抗RL爲100~200Ω,由上可(ke)知,變送器(傳感器(qi))的内🔴阻r≤100~200kΩ。,由此,推導(dao)一下電導率的要(yào)求。
　　由理論分析可(kě)知,變送器的輸出(chū)阻抗決定了轉換(huan)器✂️所需的輸入阻(zǔ)抗.而變送器的輸(shu)出阻抗可以認爲(wei)由被測介質的電(diàn)導率和電極大小(xiao),所支配.其關系爲(wei):

此時,變換器的輸(shu)入阻抗應是100~400MΩ左右(you)。
　　以上推異可知,電(diàn)極直徑越小,轉換(huan)器的輸入阻抗RL越(yue)高,就越🌈不易受變(biàn)送器(傳感器)内阻(zǔ)r變化的影響,可測(ce)介質的電導率σ也(yě)可以降得越低,擴(kuò)大了它的應用範(fàn)圍。
　　需要說明是,被(bèi)測介質的電導率(lǜ)太大也是不允許(xu)🔱,從理論分📧析和實(shí)驗可知,當電導率(lǜ)超過10-1(s/cm)左右時,就會(huì)降低流量信号.改(gǎi)變指标值。即指示(shi)流量值小于實際(ji)流量值。
(三)傳感器(qì)勵磁方式的選擇(ze)
　　目前的傳感器大(dà)都采角了恒定電(diàn)流的低頻方波勵(lì)磁💞方💔式,用開關回(huí)路把直流恒流回(hui)路的輸出電流周(zhōu)期性地交💚換其🧑🏽‍🤝‍🧑🏻極(ji)性🔞,使之産生方波(bo)勵磁電流,勵磁電(diàn)流的極性轉換周(zhou)期可選爲工業交(jiāo)流電源🐉周期的偶(ou)數倍,如此🍓一來,即(ji)可消除工業頻率(lü)的噪聲影響,又排(pái)除了交流磁場的(de)電渦流💰.直流磁場(chǎng)的極化幹擾,使轉(zhuan)🌈換器的精度達到(dao)0.5%以上。
(四)電極表面(miàn)的污染.
　　在測量有(yǒu)附着沉澱物的流(liú)體時，電極表面将(jiāng)受到🔴污染,常常易(yi)引起零點變動.零(líng)點變化和電極污(wu)染程度兩者之間(jiān)❓的關系較複雜。但(dan)可以說.電極直徑(jing)越小,所🔆受影響越(yuè)小。這一點在使用(yòng)中,值得注意。
(五)流(liú)速的影響
　　電磁流(liu)量計其測量結果(guǒ)與被測流體的平(ping)均流速成正比.它(tā)屬于速度式測量(liàng)儀表。

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