电磁流量计的工作原理及选型原则

2013-01-06 14:24:33来源: 21ic
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小,可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20:1以上,适用的工业管径范围宽,最大可达3m,输出信号和被测流量成线性,精确度较高,可测量电导率≥1μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。

一、测量原理

当导体在磁场中作切割磁力线运动时,在导体中会产生感应电势,感应电势的大小与导体在磁场中的中效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理,导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时,也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定,感应电势的大小由下式确定:

Ex=BDv-----------------式(1)

式中Ex—感应电势,V;
B—磁感应强度,T
D—管道内径,m
v—液体的平均流速,m/s

然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积(πD2)/4的乘积,将式(1)代入该式得:

Qv=(πD/4B)* Ex ---------式(2)

由上式可知,在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时,被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极,就可引入感应电势Ex,测量此电势的大小,就可求得体积流量。

二、电磁流量计的结构

电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。

磁路系统:其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现,其优点是结构比较简单,受交流磁场的干扰较小,但它易使通过测量导管内的电解质液体极化,使正电极被负离子包围,负电极被正离子包围,即电极的极化现象,并导致两电极之产蝗内阻增大,因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时,永久磁铁相应也很大,笨重且不经济,所以电磁流量计一般采用交变磁场,且是50HZ工频电源激励产生的。

测量导管:其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。

电极:其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。

外壳:应用铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外磁场的干扰。

衬里:在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

转换器:由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

三、电磁流量计的选用与安装

电磁流量计的合理选用及正确安装对提高流量计的测量精度和延长仪表寿命,都是极其重要的。其选用原则有以下四点:

1、被测流体必须是导电液体,它不能测量气体、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物质,也不能测量纯净水。

2.口径与量程的选择。流量计口径比管道内径小,流量计的量程根据不低于预计的最大流量值的原则选择满量程刻度,常用流量最好超过满量程的50%,这样可获得较高的测量精度。常用流速为2-4m/s 最合适。

3、压力的选择:使用压力必须低于电磁流量计额定工作压力,一般不超过16×105Pa。

4、 温度的选择。被测介质温度不能超过衬里材料的容许使用温度一般≤200℃。

电磁流量计的安装注意事项:

1、安装位置。电磁流量计可以垂直、水平安装,但推荐垂直安装,且被测流体是自下而上流动。也可以水平安装,但要使两电极在同一水平面上。水平安装时要保证在何时测量导管都充满液体。

2、电磁流量计信号比较弱,满量程时只有几毫伏,且流量很小时,只有几微伏,外界稍有干扰就会影响到测量精度。因此,流量计的外壳、屏蔽线、测量导管都要接地。要求单独设置接地点,千万不要连接在电机或上、下管道上。

3、流量计的安装地点要远离一切磁源(如大功率电机、变压器等)。

4、电磁流量计是速度式流量计。当流线颁布不符合设定条件时,将产生测量误差。因此,在电磁流量计前必须有10D左右的直管段,以消除各种局部阻力对流线分布对称性的影响。(end)

关键字:电磁流量计  选型原则  电磁感应

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0106/article_6601.html
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