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電磁流量計(jì)原理
北京中高偉業(yè)科技有限公司
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電磁流量計(jì)原理(一)
1. 概 述


電磁流量計(jì)(以下簡稱EMF)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用,近年來世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量儀表臺(tái)數(shù)的5%~6.5%。

70年代以來出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式,逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式,儀表性能有了很大提高,得到更為廣泛的應(yīng)用。

2. 原理與機(jī)構(gòu)

 EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,即導(dǎo)體在磁場中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。如圖1所示,導(dǎo)電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動(dòng),與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢,電動(dòng)勢的方向按“弗來明右手規(guī)則”,其值如下式


式中 E-----感應(yīng)電動(dòng)勢,即流量信號(hào),V;
k-----系數(shù);
B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度,T;
D----測量管內(nèi)徑,m;
--- 平均流速,m/s。
設(shè)液體的體積流量為
,則
式中 K 為儀表常數(shù),K= 4 KB/πD 。

EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖2,測量管上下裝有激磁線圈,通激磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管,一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸,引出感應(yīng)電勢,送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。

3、 優(yōu) 點(diǎn)

EMF的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管,因不易阻塞適用于測量含有固體顆;蚶w維的液固二相流體,如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。

EMF不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失,儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力,節(jié)能效果顯著,對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。

EMF所測得的體積流量,實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率(只要在某閾值以上)變化明顯的影響。

與其他大部分流量儀表相比,前置直管段要求較低。
EMF測量范圍度大,通常為20:1~50:1,可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5~10m/s內(nèi)選定。有些型號(hào)儀表可在現(xiàn)場根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量(例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù))不必取下作離線實(shí)流標(biāo)定。

EMF的口徑范圍比其他品種流量儀表寬,從幾毫米到3m?蓽y正反雙向流量,也可測脈動(dòng)流量,只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線性的。

易于選擇與流體接觸件的材料品種,可應(yīng)用于腐蝕性流體。


4、 缺 點(diǎn)

EMF不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制,不能用于較高溫度的液體;有些型號(hào)儀表用于過低于室溫的液體,因測量管外凝露(或霜)而破壞絕緣。

5、 分 類

市場上通用型產(chǎn)品和特殊型儀表可以從不同角度分類。

如按激磁電流方式劃分,有直流激磁、交流(工頻或其他頻率)激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。幾種激磁方式的波形見圖3。

按輸出信號(hào)連線和激磁(或電源)連線的制式分類,有四線制和二線制。
按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類,有分離型和一體型。

按流量傳感器與管道連接方法分類,有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛(wèi)生型連接和螺紋連接。

按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類,有接觸型和非接觸型。按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類,有短管型和插入型。

按用途分類,有通用型、防爆型、衛(wèi)生型、防侵水型和潛水型等。


 

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