常見流量計工作原理及在流量測量中的應用

2021-01-15 熱控圈

電磁流量計(E1etromagnetic Flowmeters，簡稱EMF)是20世紀50-60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律製成的，電磁流量計是用來測量導電液體體積流量的儀表。由於其獨特的優點，電磁流量計目前已廣泛地被應用於工業過程中各種導電液體的流量測量，如各種酸、鹼、鹽等腐蝕性介質；電磁流量計各種漿液流量測量，形成了獨特的應用領域。

在結構上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器安裝在工業過程管道上，它的作用是將流進管道內的液體體積流量值線性地變換成感應電勢信號，並通過傳輸線將此信號送到轉換器。轉換器安裝在離傳感器不太遠的地方，它將傳感器送來的流量信號進行放大，並轉換成與流量信號成正比的標準電信號輸出，以進行顯示、累積和調節控制。

圖2  電磁流量計測量基本原理


電磁流量計測量原理是基於法拉第電磁感應定律。流量計的測量管是內襯絕緣材料的非導磁合金短管。兩隻電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上。其電極頭與襯裡內表面基本齊平。勵磁線圈由雙方波脈衝勵磁時，將在與測量管軸線垂直的方向上產生一磁通量密度為B的工作磁場。此時，如果具有一定電導率的流體流經測量管，將切割磁力線感應出電動勢E。電動勢E正比於磁通量密度B、測量管內徑d與平均流速U的乘積。電動勢E(流量信號)由電極檢出並通過電纜送至轉換器。轉換器將流量信號放大處理後，可顯示流體流量，並能輸出脈衝，模擬電流等信號，用於流量的控制和調節。

E=KBdu  式中E-電極間的信號電壓，V；K為係數；B為磁通密度，T；d為測量管內徑，m；u為平均流速，m/s；式中，K、d為常數，由於勵磁電流是恆流的，故B也是常數，則由E=KBdu可知，體積流量Q與信號電壓E成正比，即流速感應的信號電壓E與體積流量Q成線性關係。因此，只要測量出E,就可確定流量Q,這是電磁流量計的基本工作原理。


由E=KBdu可知，被測流量體介質的溫度、密度、壓力、電導率、液固兩相流體介質的液固成分比等參數不會影響測量結果。至於流動狀態只要符合軸對稱流動(如層流或者紊流)就不會影響測量結果。因此，電磁流量計是一種真正的體積流量計。對於製造商和用戶來說，只要用普通的水實際標定後就可以測量其他任何導電流體介質的體積流量，而不需要任何修正。這是電磁流量計的一個突出優點，是其他任何流量計所沒有的。


測量管內無活動及阻流部件，因此幾乎沒有壓力損失，並且需要說明的是，必須使測量條件滿足下列假定：
①場是均勻分布的恆定磁場；
②被測流體的流速軸對稱分布；
③被測液體是非磁性的；
④被測液體的電導率均勻且各向同性。

 圖3  模塊化電磁流量計


在我國電磁流量計生產廠家很多，經過幾十年的技術模仿和創新，國產電流流量計品質得到大幅度提升，有廠家已經推出了品質高和更人性化功能的「模塊化電磁流量計」，在此對這類產品僅做簡單介紹。


YR-DC11智能電磁流量計是國內首款模塊化設計、帶視窗、在線更換核心部件、長度可調和故障自診斷的全智能型流量計，六大核心專利技術，與其他廠家生產的傳統模擬或智能電磁流量計有非常大的區別，尤其在測量精度可靠性、穩定性、可以修改流量計量程、使用功能和使用壽命等方面。電磁流量計設計了帶背光寬溫的中文液晶顯示器，功能齊全實用、顯示直觀、操作使用方便。   


模塊化電磁流量計的特點：
1、一體、分體兩用式，隨意選擇； 
2、流體狀態可視，不再猜測（流量計內的介質是否滿管，通過視窗可見，一目了然）             
3、長度自由調節，極大適應現場（可以直接替代國內外任何廠家產品，不用更改現場管道長度）；              
4、在線帶壓可拆，便於維護（使用者可以在線更換流量計電極等部件，故障產品不用返廠，不耽誤生產）；                  
5、模塊化設計，售後零等待（輸入更換部件的參數，流量計CPU自動調試到出廠狀態）；                  
6、進一步智能，提供可靠保障（流量計帶故障自診斷，方便用戶直觀判斷故障所在部位和故障原因）；              

圖4  帶視窗電磁流量計

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