一、概述:
　　電(dian)磁流量計 是60年(nian)代起發展起來(lai)的.應用法拉第(dì)電磁感應原理(li)制成的,測量導(dao)電介質體積流(liú)量的新型感應(ying)式流量測量儀(yí)表.由🌈傳感器(變(biàn)送器)和轉換器(qì)兩部分組成。
(一(yī))電磁流量計具(jù)有以下特點
1、它(ta)的傳感器結構(gou)簡單、可靠.無可(ke)動部件和節流(liu)部🚶‍♀️件,因而,當流(liú)🔞體通過時不會(huì)引起任何附加(jia)的壓力損失🔞.無(wu)磨🏃‍♀️損、堵✉️塞等現(xian)象.由于它結構(gòu).上無運動部件(jian).故可通過附上(shang)耐腐🌈蝕絕緣村(cun)裏和選擇耐腐(fǔ)材料制成電極(jí),具有很好的耐(nài)腐蝕性能.故🔱而(ér).工作壽命長。
2、它(tā)是一種體積流(liú)量測量儀表,故(gu)不受被測介質(zhi)的溫度、粘度、密(mi)📧度以及一-定範(fan)圍内電導率的(de)影響。
3、電磁流量(liàng)計的量程範圍(wei)極寬,同一台電(dian)磁流量計的量(liang)程比可達1 : 100。
4、電磁(ci)流量計隻與被(bèi)測介質的平均(jun)流速成正比。而(ér)與軸🌍對稱分布(bu)下的流動狀态(tai)(層流或紊流)無(wú)關。
5、電磁流量計(jì)反應靈敏、線性(xing)好.可以測量瞬(shùn)時脈動流🛀🏻量可(ke)就地顯示或遠(yuǎn)距離傳送.也可(kě)與單元組合儀(yí)表.計算機配套(tào)組成。(各種自動(dong)檢測、調節系統(tong)和程控系統。)
電(dian)磁流量計也有(you)一些不足之處(chù).主要是:
1、它隻能(neng)測量具有一定(dìng)導電性的液體(tǐ)。
2、它要求被測介(jie)質具有一定範(fan)圍的電導率，10-1~10-5s/cm之(zhi)間.相當于蒸餾(liú)水的電導率。
3、不(bú)能測量高溫高(gāo)壓流體(測量管(guǎn)的絕緣襯裏材(cái)料受溫度的限(xiàn)😘制造成)。
4、 受流速(sù)分布影響.其前(qian)後須有一定的(de)直管段。
5、易受外(wài)界電磁幹擾。
(二(èr))基本原理
　　在磁(cí)感應強度爲B的(de)均勻磁場中.垂(chuí)直于磁場方向(xiang)放一個内㊙️徑爲(wei)D的不導磁管道(dao).當導電液體在(zài)管道中以流速(su)V流動時.導電流(liu)體.切割磁力線(xian),若在管道截面(mian)上🎯垂直于磁場(chǎng)的✔️直徑兩端安(ān)裝一對電極,隻(zhī)要管道内流速(su)分布爲軸對稱(cheng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻.則兩電極之間(jian)将産生感生電(diàn)動勢e.根據法拉(lā)🛀第電磁感應原(yuán)理。

兩式中:
e一感(gan)應 電動勢伏特(te)
B一磁感應強度(du)韋伯/米“
D一管道(dao)内徑米
`U一流體(ti)平均流速米/秒(miǎo)
Qr一流體體積流(liú)量立方米/小時(shí)
要使式2嚴格成(cheng)立。必須使測量(liàng)條件滿足
(1)磁場(chang)是均勻分布的(de)恒定磁場
(2)被測(cè)流體的流速爲(wei)軸對稱分布
(3)被(bei)測液體是非磁(ci)性.電導率均勻(yún)且各
向同性。
(三(sān))電磁流量計系(xi)統
1、基本系統:由(you)傳感器和轉換(huàn)器組成.僅完成(cheng)流量的檢⭕測.顯(xian)示🐪如圖a:

2、擴展系(xì)統:基本系統加(jiā)流量積算器組(zu)成,除基本功能(néng)外,還♻️具有累積(jī)流量的功能,并(bing)可配置停電計(ji)時器,以🏃修正系(xi)統停電時被漏(lòu)計的排放流量(liang),加圖b;

3、智能型系(xì)統:由基本系統(tong)和流量計算機(jī)組成.具有顯✉️示(shi)瞬時流量累積(ji)流量,日期和時(shi)詢的功能.具有(you)開方比例積算(suan)器和定值輸出(chu)等功能,并可完(wán)成打🔱印、通訊和(he)聯網.如圖c:

二、基(jī)本系統簡介
(一(yi))轉換器
1、轉換器(qì)工作原理
　　傳感(gan)器輸出一個毫(hao)伏級的微弱信(xìn)号,經轉換器将(jiang)信号放大,變☎️成(cheng)标準的信号輸(shu)出(傳感器等效(xiao)一高内阻的信(xin)号源📧)。
轉換器原(yuán)理框圖如圖1所(suo)示.它接受來自(zì)傳感器的信号(hao),經💋中間級放大(da).剔除無關信号(hao),檢出有用信号(hao),再經整流放大(da),變成單流🌈量成(cheng)比例的電壓信(xin)号。最後将流量(liang)信号變成标準(zhun)的信🌈号形式。

　　轉(zhuǎn)換器中的信号(hào)發生器能産生(sheng)工頻八分頻的(de)方波.此信号😘激(jī)勵勵磁驅動器(qì),向傳感器輸出(chu)同頻率💔的勵磁(cí)電流.信号發生(shēng)器也産生抗幹(gàn)擾級的同步控(kòng)制信🔱号。
2、性能
電(dian)磁流量轉換器(qì)具有:
(l)穩定地進(jìn)行線性放大。
(2)能(néng)夠分辯和抑制(zhì)各種幹擾信号(hao)
(3)具有足夠高的(de)輸入阻抗
(4)能夠(gou)消除電源電壓(ya)和頻率波動的(de)影響
(二)傳感器(qi)
1、基本組成
　　電磁(cí)流量計的廣泛(fan)應用,使傳感器(qi)派生出各種形(xing)式👣,目前常用的(de)有:管道式、潛水(shui)式、播入式三種(zhǒng),傳感器也㊙️稱電(dian)磁流量變送器(qi),傳感器通常包(bao)含以下四部分(fen)。
(l)用于引導液流(liú)和測量的導管(guan),也即測量管。
(2)由(you)勵磁線圈和磁(cí)扼組成的勵磁(ci)系統,用來産生(sheng)工作磁場。
(3)流量(liang)信号檢測部分(fèn),包括電極、信号(hao)引線、接線盒。
　　傳(chuan)感器(變送器)的(de)電極安裝在與(yu)磁場垂直的測(cè)量管的兩側🌐管(guan)壁上.它的作用(yòng)是把被測介質(zhi)切割磁力線所(suo)産生的流量信(xìn)号引出(其材料(liao)必須是非磁🏃🏻‍♂️性(xìng)導電✨材料)。
(4)幹擾(rao)調整機構
幹擾(rǎo)調整機構實際(jì)上是一個“變壓(ya)器調零”裝置,是(shi)爲了抑制由于(yú)“變壓器效應”而(ér)産生正交幹擾(rǎo)的一種方法。
(5)起(qǐ)隔離和保護傳(chuan)感器内部結構(gòu)作用.的外殼
2、三(san)種形式
(1) 管道式(shi)電磁流量計 :爲(wèi)标準流量計,通(tong)過法蘭接入輸(shu)送液流的管道(dào)來測量液體流(liú)量。
(2)潛水式電磁(cí)流量計:是一種(zhǒng)密封的電磁流(liu)量計,可潛入明(míng)渠或暗溝中,測(cè)量液體流量。
(3) 插(chā)入式電磁流量(liang)計 :是将流量計(ji)的勵磁部分電(dian)極小型化.取消(xiao)傳感器外殼.通(tōng)🐉過管柱将敏感(gǎn)電極插入大型(xing)管道中.并支承(cheng)在管道的管壁(bi)上,以此來測量(liang)管道中的體積(ji)流量,這種🈲流量(liang)計結構簡單.以(yi)小巧的結構來(lái)測量大❓管道中(zhong)的流量.經濟實(shi)用。可在管道不(bú)停供液流的情(qíng)況下安裝♍與維(wei)修。
3、傳感器對被(bei)測介質的要求(qiú):
　　被測介質的電(dian)導率過高或過(guo)低都會影響流(liú)量測量的精度(du)一般要求電導(dǎo)率域10-1~10-5Sc/m之間,即可(kě)得到滿意的測(ce)量結果。
三、電磁(cí)流量計的選用(yong)型與安裝
(一)選(xuǎn)用
　　電磁流量計(ji)的選用,主要是(shi)變送器(傳感器(qì))的正确選用,而(ér)🛀🏻轉💋換💯器隻需與(yu)之配套即可。
1、口(kǒu)徑與量程的選(xuǎn)擇
　　變送器的量(liàng)程可以根據兩(liǎng)條原則選拔:一(yi)是儀表滿量程(cheng)大🔞于預計的最(zui)大流量值;二是(shì)正常流量大于(yú)儀表滿☎️量程🈲的(de)50%,以保證一定的(de)測量精度。
　　口徑(jìng)通常選用與管(guan)道系統相同的(de)口徑(但也可以(yǐ)❌利用異🏃‍♀️徑管,選(xuan)擇小于管道系(xì)統的口徑),對管(guǎn)道有待設計的(de),根據流量範圍(wéi)來選擇.對電磁(cí)流量計,流體流(liu)速選在0.5~10m/S一般選(xuan)在0.8~4ms/爲宜·确定後(hòu),根據vQ=π/4D2`U場來确定(ding)變送器口徑。
2、溫(wen)度和壓力的選(xuan)擇
　　電磁流量計(ji)對能測量的流(liu)體壓力與溫度(dù)有一定🈲限💞制,一(yī)般情📧況下:
小于(yu)?50mm口徑時工作壓(yā)力爲1.6MPa左右
?80~900mm口徑(jìng)工作壓力爲1MPa左(zuǒ)右
大小?1000mm口徑工(gōng)作壓力爲.06MPa左右(yòu)
對于特殊要求(qiú),可與廠家要求(qiu)特殊處理。
　　工作(zuo)溫度取決于襯(chèn)裏材料一般爲(wei)5~70℃,經特殊處理的(de)㊙️變☔送🥵器允許🌂被(bei)測介質溫度可(ke)達-40℃~130℃。
3、内襯材料與(yu)電極材料的選(xuan)擇
應根據具體(tǐ)測量的介質.加(jiā)以慎重地選擇(zé)。
(二)安裝的要求(qiú)
　　要保證電磁流(liú)量計的測量精(jing)度,正确的安裝(zhuang)是很🏒重要的。
(l)變(biàn)送器應安裝在(zai)室内幹燥通風(fēng)處·避免安裝在(zai)環🌈境溫度過高(gao)的地方,不應受(shou)強烈振動.盡量(liang)避開具有強烈(lie)磁場的設備📐.如(rú)大電機、變壓器(qi)等,避免安裝💞在(zai)有腐蝕性氣體(tǐ)的場合.安裝✍️地(di)點便于檢修.這(zhe)是保證變送器(qi)正常i省行的環(huan)境條件。
(2)爲了保(bao)證變送器測量(liàng)管内充滿被測(cè)介質,變送器最(zuì)好💘垂直安裝,流(liú)向自下而上。尤(you)其是對于液固(gù)兩相流,必須垂(chui)直安裝✂️,一則可(ke)以防被測介質(zhi)相分離,二則使(shǐ)🙇🏻變送器測量管(guan)四周的襯裏磨(mó)🧡損比較均勻。若(ruò)現場隻允許水(shui)平安裝,則必須(xū)保證兩🌈電極在(zài)同㊙️一水平面。在(zài)📐水平的管道💘上(shang)應避免将變送(sòng)器安裝在管道(dao)的底部以防止(zhǐ)沉澱,或安裝在(zài)可能不能充👉滿(mǎn)介質管🏃🏻道的頂(dǐng)部、以防止空氣(qì)泡。
(3)變送器兩端(duan)應裝閥門和旁(páng)路。
(4)電磁流量變(biàn)送器的電極所(suo)測出的幾毫伏(fu)交流電勢,是⁉️以(yǐ)變送☁️器内液體(ti)電位爲基礎的(de)。爲了使液體💋電(diàn)位穩定并使變(bian)送器與流體保(bǎo)持等電位,以保(bǎo)證🐕穩定地⛹🏻‍♀️進行(hang)測量,變送⛱️器外(wai)殼🐇與金屬管兩(liǎng)端應有良好的(de)接地,轉換器外(wai)殼也應🈚接地,接(jiē)地電阻不能大(da)于IOn,不能與其它(ta)電器設備的接(jiē)地線🈲共用,如果(guǒ)不📐能保證變送(sòng)器✊外殼與金屬(shu)管道良好接觸(chù),應👌用金屬導線(xian)将它們連接起(qi)來,再可靠接地(di)。
(5)爲了避免幹擾(rao)信号,變送器和(he)轉換器之間的(de)信号必須用屏(píng)蔽導線傳輸,不(bú)允許把信号電(dian)纜和電源線平(ping)行放在同一電(dian)纜鋼管内,信号(hao)電纜長度一般(bān)不得超30m。
(6)轉換器(qi)安裝地點應避(bì)免交、直流強磁(cí)場和振動,環✍️境(jing)溫‼️度爲-20℃~50℃,不含有(yǒu)腐蝕氣體,相對(dui)濕度不大于80%。
(7)爲(wei)了避免流速分(fen)布對測量的影(ying)響,流量調節閥(fá)應設置在變送(song)⛷️器下遊.對于小(xiǎo)口徑的變送器(qì)來說.因爲從電(diàn)極🌏中心到流量(liàng)計進口端的距(jù)離已相當于🏃🏻好(hao)幾倍直徑D的長(zhǎng)度,所以對上遊(you)直管可以不做(zuò)規定,但對口徑(jìng)較大的流量計(jì).一♌般上遊應有(yǒu)SD以上的直管段(duàn).下遊應有3D以上(shang)直管段要求。
(8)當(dāng)管道與變送器(qì)的.口徑不一緻(zhì)時.通常在變送(song)器兩端💞安㊙️裝三(sān)斬擴管和三斬(zhǎn)縮管,然後與工(gōng)藝管道連接.在(zai)一般情況下💃🏻,變(bian)送器的口徑小(xiao)于管道口徑,安(an)裝的🐪三斬縮管(guan)其圓🆚園錐角不(bú)應大于15度。
四、電(dian)磁流量計的主(zhǔ)要誤差來源及(jí)
防範的初步分(fen)析
(一)非軸對稱(cheng)流動引起的誤(wù)差。
　　對電磁流量(liàng)計,隻要管内流(liú)速爲軸對稱分(fen)布,則電極上🤞産(chan)生的感應電動(dòng)勢e與流動狀态(tài)無關,僅與流體(tǐ)的平均流速成(chéng)正比,流速的軸(zhóu)對稱分布,是滿(man)足其正常☎️工作(zuò)的基本條🎯件之(zhī)一📧。一旦破壞了(le)流體流速的軸(zhóu)對🐇稱,由于每個(ge)流體質點相對(dui)于電極的幾何(hé)位置不同,愈靠(kao)近電極🛀的質點(diǎn)對e的貢獻越大(da),靠近電極的流(liu)速👉越大.對e的貢(gòng)獻也越大,而電(diàn)極上得到的感(gǎn)生電動勢e是測(cè)量管内所有液(ye)體共同貢獻的(de)結果。所以.如果(guo)電極附近的流(liu)速非軸對稱的(de)偏大,測得的信(xin)号就比實際流(liú)量值大;反之,電(dian)極附近的流速(sù)非軸對稱的偏(pian)小,測得的流量(liàng)值也就偏小😄,由(yóu)上分析,必須保(bǎo)持流速✔️的軸對(dui)稱。
　　由于流速分(fèn)布和渦流的影(yǐng)響,上遊直管段(duan)應有一🔴定的長(zhang)度,按附加誤差(cha)可影響流量精(jing)度(約0.5%)的原則,上(shang)遊直管段應🐆爲(wei)SD以上.下遊直段(duan)長度應在3D以上(shàng)。
(二)電導率對測(ce)量誤差的影響(xiǎng)
　　電磁流量計對(dui)被測介質的電(diàn)導率有一定的(de)要求範圍,一般(bān)爲10-5~10-1sc/m,但目前,電磁(cí)流量計轉換器(qì)的輸入阻抗已(yǐ)有所提高.對于(yú)☀️電導率的下限(xian)要求有所下降(jiang)🛀。
　　電磁流量計不(bu)适用電導率很(hen)低的介質的原(yuán)因,在于傳感器(qi)與🏃🏻‍♂️轉換器的阻(zu)抗匹配。對于傳(chuan)感器的輸🏃‍♀️出,用(yòng)圖2的💜等效電路(lu)表示:e—流量電勢(shi)信号.R2—轉換器輸(shū)入阻抗。

　　一般轉(zhuan)換器輸入阻抗(kàng)RL爲100~200Ω,由上可知,變(bian)送器(傳感器)的(de)内阻⭐r≤100~200kΩ。,由此,推導(dǎo)一下電導率的(de)要求。
　　由理論分(fen)析可知,變送器(qì)的輸出阻抗決(jue)定了轉換器所(suǒ)需的輸入阻抗(kàng).而變送器的輸(shu)出阻抗可以認(rèn)爲由被測介質(zhi)的電導率和電(dian)極大小,所支配(pei).其關系爲:

此時(shi),變換器的輸入(ru)阻抗應是100~400MΩ左右(you)。
　　以上推異可知(zhi),電極直徑越小(xiao),轉換器的輸入(rù)阻抗RL越高,就越(yuè)❌不易受變送器(qì)(傳感器)内阻r變(bian)化的影響,可測(cè)介質🏃‍♀️的電導率(lü)🐪σ也可以降得越(yuè)低,擴大了它的(de)應用範圍。
　　需要(yào)說明是,被測介(jiè)質的電導率太(tài)大也是不允許(xu)👨‍❤️‍👨,從理論分析和(he)實驗可知,當電(dian)導率超過10-1(s/cm)左右(yòu)時,就會降低流(liú)量信号.改變指(zhi)标值。即指示流(liu)量值小于實際(ji)流量值。
(三)傳感(gǎn)器勵磁方式的(de)選擇
　　目前的傳(chuan)感器大都采角(jiao)了恒定電流的(de)低頻方波勵磁(ci)方🤟式,用開關回(huí)路把直流恒流(liu)回路的輸出電(diàn)🌏流周期性地交(jiāo)換其極性,使之(zhī)産生方波勵磁(ci)電流,勵磁電流(liú)的極性轉換周(zhou)期可選爲工🧡業(yè)交流電源周期(qi)的偶數倍,如此(ci)一來,即可消除(chú)工業頻率的噪(zao)聲影響,又排除(chu)了交流磁場的(de)電渦流📱.直流磁(cí)場的🐉極化幹擾(rao),使轉換器的精(jing)度達到0.5%以上。
(四(si))電極表面的污(wū)染.
　　在測量有附(fu)着沉澱物的流(liú)體時，電極表面(mian)将受到🌐污染,常(chang)常易引起零點(dian)變動.零點變化(huà)和電極污染程(chéng)度兩者之間的(de)關系較複雜。但(dan)可以說.電極直(zhi)徑越小,所受影(yǐng)響越小。這一點(diǎn)在使用中,值得(dé)注意。
(五)流速的(de)影響
　　電磁流量(liàng)計其測量結果(guo)與被測流體的(de)平均流速成正(zheng)比.它屬于速度(dù)式測量儀表。

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