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电磁流量计

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添加时间: 2016-01-18 09:09:27
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介绍

introduction

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     电磁流量计是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。 电磁流量计是应用电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。


     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,并导致两电极之间内阻增大,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。


     特点

     1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
     2、测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低。对浆液测量有独特的适应性;
     3、合理选择传感器衬里和电极材料,即具有良好的耐腐蚀和耐磨损性;
     4、转换器采用新颖励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达150:1;
     5、转换器可与传感器组成一体型或分离型;
     6、转换器采用16位高性能微处理器,2x16LCD显示,参数设定方便,编程可靠;
     7、流量计为双向测量系统,内装三个积算器:正向总量、反向总量及差值总量;可显示正、反流量,并具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART;
     8、转换器采用表面安装技术(SMT),具有自检和自诊断功能;
     9、测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,因此测量精度高。
     10、测量管道内无阻流件,因此没有附加的压力损失;测量管道内无可动部件,因此传感器寿命极长。
     11、由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的,是管道载面上的平均值,因此传感器所需的直管段较短,长度为5倍的管道直径。
     12、转换器采用国际最新最先进的单片机(MCU)和表面贴装技术(SMT),性能可靠,精度高,功耗低,零点稳定,参数设定方便。点击中文显示LCD,显示累积流量,瞬时流量、流速、流量百分比等。
     13、双向测量系统,可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料,确保产品的性能在长时候内保持稳定。


     分类

     按照外加磁场类型的不同,电磁流量计主要有直流式和感应式两种。直流式电磁流旱计(图2)的外加恒下磁场B垂直于管轴,C、D处装有两个电极,用来测量流体横越磁场时所感生的电动势U。流量Q可用下式求出:
     式中A为管道横截面积;d为管道直径;k为修正系数,用来修正导出公式时未计及的因素(如流量计管道内的流速事实上并不均匀)的影响。在常的流量计中,k约为0.8,但对于特定尺寸、用于特定工况的电磁流量计,则要用容积法(一定时间内流过的容积)标定k值。磁场可由永久磁铁产生,磁铁材料一般是铝-镍-钴合金。流量大时,因管径较大,故采用无铁芯激磁绕组,通以它常直流电流来产生一个近似均匀的磁场。
     感应式电磁流量计 在被测流体温度过高或对电极有强烈腐蚀作用等情况下,可采用感应式电磁流量计(图2)。A、B为匝数相等的两个交流激磁绕组(图中画的是截面),绕组之间是串联的,但各自的电流方向相反。当流体静止时,通过感应线圈C的合成磁通为零,故线圈中没有感生的交变电动势。流体流动时感应线圈中就产生交变电动势,其大小与流速成正比。基于这一原理,还有很多改型方案。例如用一个激磁绕组,而在它的对称的两侧各安置一方向相反的感应线圈并串联起来(图3)流体流动时,磁力线向流动方向移动,使两边感应线圈中的大吃一惊生电动势不为零,由此可间接表示出流量的大小。
电磁流量计的管道内没有其他部件,所以除用于测量导电流体的流量外,还可用于测量各种粘度的不导电液体(其中加入易电离物质)的流量。在核能工业中经常使用电磁流量计。
图2 直流式电磁流量计     图2 直流式电磁流量计
图3 感应式电磁流量计     图3 感应式电磁流量计
     电磁流量计就显示方式分为:分体型电磁流量计,一体型电磁流量计。系列公称通径DN15~DN3000。
分体型电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表,采用单片机嵌入式技术,实现数字励磁,同时在电磁流量计上采用CAN现场总线,属国内首创,技术达到国内领先水平。
     分体型电磁流量计在满足现场显示的同时,还可以输出4~20mA电流信号供记录、调节和控制用,现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。
     分体型电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外,还可测量液固两相流,高粘度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。
     一体型电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制定,用来测量导电流体的体积流量。由于独特的特点已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量。主要用于化工、造纸、食品、纺织、冶金、环保、给排水等行业,与计算机配套可实现系统控制。
     1.电磁流量计没有可动部件,也没有阻流件,不会引起压力损失,同时也不会引起磨损,阻塞等问题。
     2.电磁流量计是一体积流量测量仪表,在测量过程中不受被测介质的温度、粘度、密度以及导电率(在一定范围内)的影响。
     3.电磁流量计的量程范围宽,可达1:100。此外,电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称的流动状态(层流或紊流)无关。

     4.电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,而且线性好,因此可以将测量信号直接用转换器线性的转换成标准信号输出。LD-T型可就地指示,LD型可远距离传送。

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