一、概述:
　　電(dian)磁流量計 是60年(nian)代起發展起來(lái)的.應用法拉第(di)電磁感應原理(lǐ)制🛀成的,測量導(dao)電介質體積流(liu)量的新型感應(ying)式流量測🈲量儀(yí)✂️表.由✉️傳感器(變(bian)送器)和轉換器(qi)兩部分組成。
(一(yi))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(kě)動部件和節流(liú)部件,因而,當流(liu)體通過時不會(huì)引起任何附加(jiā)的壓力損失.無(wú)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(fu)材料制成電極(jí),具有很好的耐(nai)腐蝕性能.故而(ér).工作壽命長。
2、它(ta)是一種體積流(liu)量測量儀表,故(gù)不受被測介質(zhi)的💯溫度🌈、粘度、密(mi)度以及一-定範(fàn)圍内電導率的(de)影響。
3、電磁流量(liang)計的量程範圍(wéi)極寬,同一台電(diàn)磁流量計的量(liàng)☀️程比可🈲達1 : 100。
4、電磁(cí)流量計隻與被(bei)測介質的平均(jun)流速成正比。而(er)與軸💘對稱分布(bu)下的流動狀态(tai)(層流或紊流)無(wu)關。
5、電磁流量計(jì)反應靈敏、線性(xing)好.可以測量瞬(shun)時脈動流量可(kě)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(tao)組成。(各種自動(dòng)檢測、調節系統(tǒng)和🏃‍♂️程控系統。)
電(diàn)磁流量計也有(yǒu)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(fàn)圍的電導率，10-1~10-5s/cm之(zhī)間.相當于蒸餾(liú)🥰水的電導率。
3、不(bu)能測量高溫高(gāo)壓流體(測量管(guan)的絕緣襯裏材(cái)料受溫🍉度的限(xian)制造成)。
4、 受流速(su)分布影響.其前(qián)後須有一定的(de)直管段。
5、易受外(wai)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(dào).當導電液體在(zài)管道中以流速(sù)V流動‼️時.導電流(liú)體.切割磁力線(xiàn),若在管道截面(miàn)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(chēng).則兩電極🐉之間(jian)将産🥰生感生電(dian)動勢e.根據法拉(la)第電磁感應原(yuan)理。

兩式中:
e一感(gan)應 電動勢伏特(tè)
B一磁感應強度(du)韋伯/米“
D一管道(dào)内徑米
`U一流體(ti)平均流速米/秒(miao)
Qr一流體體積流(liú)量立方米/小時(shi)
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(yun)且各
向同性。
(三(sān))電磁流量計系(xì)統
1、基本系統:由(you)傳感器和轉換(huan)器組成.僅完成(chéng)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(neng)外,還具有累積(jī)流量的功能,并(bìng)可配置停電計(jì)時器,以修正系(xì)統停電時被漏(lòu)計的排放流量(liàng),加圖b;

3、智能型系(xì)統:由基本系統(tǒng)和流量計算機(jī)組成.具有顯☔示(shi)瞬時流量累積(jī)流量,日期和時(shi)詢的功能.具有(yǒu)👌開方比例積算(suàn)器和定值輸出(chū)等功能,并可完(wan)成打印、通訊和(he)聯網.如圖c:

二、基(jī)本系統簡介
(一(yī))轉換器
1、轉換器(qi)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(chéng)标準的信号輸(shū)出(傳感器等效(xiao)一高内阻的信(xin)🏃🏻‍♂️号源)。
轉換器原(yuan)理框圖如圖1所(suǒ)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(hào),檢出有用信号(hao),再經整流💋放大(dà),變成單流量成(chéng)比例的電壓信(xìn)号。最後将流量(liàng)信号變成标準(zhun)的信号形式。

　　轉(zhuan)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(qi),向傳感器輸出(chu)同頻率的勵磁(ci)電流.信号發生(sheng)器也産生抗幹(gàn)擾級的同步控(kòng)制信号。
2、性能
電(diàn)磁流量轉換器(qi)具有:
(l)穩定地進(jin)行線性放大。
(2)能(neng)夠分辯和抑制(zhì)各種幹擾信号(hào)
(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(qì)
1、基本組成
　　電磁(cí)流量計的廣泛(fan)應用,使傳感器(qì)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(diàn)磁流量變送器(qì)✏️,傳感器通常包(bāo)含以下四♌部分(fèn)。
(l)用于引導液流(liú)和測量的導管(guan),也即測量管。
(2)由(yóu)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(liàng)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(ce)量管的兩側管(guǎn)壁上.它的作用(yong)是把被測介質(zhi)切割磁力線所(suǒ)産生的🔞流量👣信(xìn)号引出(其材料(liao)必須是非磁性(xing)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(yā)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(qi)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(wei)标準流量計,通(tōng)過法蘭接入輸(shu)送液流的管道(dào)來測量液體流(liu)量。
(2)潛水式電磁(cí)流量計:是一種(zhong)密封的電磁流(liu)量計,可潛入明(ming)渠或暗溝中,測(ce)量液體流量。
(3) 插(cha)入式電磁流量(liàng)計 :是将流量計(ji)的勵磁部分電(dian)極小型化.取消(xiāo)傳感器外殼.通(tōng)過🥰管❗柱将敏感(gan)電極插入大型(xíng)管道中.并支承(cheng)在管道的管壁(bì)上,以此來測量(liàng)管道中的體積(ji)流🌈量,這種流量(liàng)計結構簡單.以(yi)小巧的結構來(lai)測量大管道中(zhong)的流量.經濟實(shi)用。可在🏃🏻‍♂️管道不(bu)停供液流的🙇🏻情(qíng)況下安裝與維(wéi)修。
3、傳感器對被(bei)測介質的要求(qiu):
　　被測介質的電(dian)導率過高或過(guò)低都會影響流(liu)量測量的精度(dù)一般要求電導(dao)率域10-1~10-5Sc/m之間,即可(kě)得到滿意💰的測(cè)💯量結果。
三、電磁(cí)流量計的選用(yong)型與安裝
(一)選(xuan)用
　　電磁流量計(ji)的選用,主要是(shì)變送器(傳感器(qì))的正确選用,而(er)轉☔換器隻需與(yu)之配套即可。
1、口(kou)徑與量程的選(xuǎn)擇
　　變送器的量(liang)程可以根據兩(liang)條原則選拔:一(yī)是儀表滿✌️量程(chéng)大于🔴預計的最(zuì)大流量值;二是(shi)正常流量大于(yu)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(guǎn)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(guan)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(wēn)度和壓力的選(xuan)擇
　　電磁流量計(jì)對能測量的流(liú)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(ya)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(gong)作壓力爲.06MPa左右(you)
對于特殊要求(qiu),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(kě)達-40℃~130℃。
3、内襯材料與(yu)電極材料的選(xuan)擇
應根據具體(ti)測量的介質.加(jia)以慎重地選擇(ze)。
(二)安裝的要求(qiu)
　　要保證電磁流(liú)量計的測量精(jīng)度,正确的安裝(zhuāng)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(gāo)的地方,不應受(shou)強烈振動.盡量(liang)避開具有強烈(liè)磁場的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼設備.如(ru)大電機、變壓器(qì)等,避免安裝在(zài)有腐蝕性氣體(tǐ)的場🧑🏾‍🤝‍🧑🏼合.安裝地(dì)點便于檢修.這(zhe)是保證變送器(qì)正常i省行的環(huan)境條件。
(2)爲了保(bǎo)證變送器測量(liàng)管内充滿被測(ce)介質,變送器最(zui)好垂直安裝,流(liu)向自下而上。尤(you)其是對于液固(gu)兩相流♉,必須垂(chuí)直安裝,一則♊可(ke)以防被測介質(zhi)相分離,二則使(shi)變送器🥰測量管(guǎn)四周的襯裏磨(mo)損比較均勻。若(ruo)現場隻允許水(shui)平安裝,則必須(xu)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(zhi)沉澱,或安裝在(zài)可能不能充滿(mǎn)介質管💚道的頂(ding)🔱部、以防止空氣(qì)泡。
(3)變送器兩端(duān)應裝閥門和旁(pang)路。
(4)電磁流量變(bian)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(bao)證穩定地進行(háng)測量,變送器外(wài)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(tā)電器設🏃🏻備的接(jie)地線共用,如果(guo)不😘能保證變送(sòng)器外殼與金屬(shǔ)管道良好接觸(chù),應用金屬導線(xian)将它們連🐕接起(qǐ)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(bu)允許把信号電(dian)纜和電源線平(píng)♉行放❌在同🌈一電(diàn)纜鋼管内,信号(hào)電纜長度一般(bān)不得超30m。
(6)轉換器(qi)安裝地點應避(bi)免交、直流強磁(ci)場和振動,環境(jing)溫度📱爲-20℃~50℃,不含有(yǒu)腐蝕氣體,相對(duì)濕度不大于80%。
(7)爲(wei)了避免流速分(fèn)布對測量的影(yǐng)響,流量調節閥(fá)應設置在變送(sòng)🏒器下遊.對于小(xiao)口徑的變送器(qì)來說.因爲從電(dian)極中心到流量(liang)計進口端的距(jù)離已相當于好(hǎo)幾倍直徑D的長(zhang)度,所以對上遊(you)直管可以不做(zuò)規🌂定,但對口徑(jing)較大的流量計(jì).一般上遊應🔴有(you)SD以上的直管段(duan).下遊🍓應有3D以上(shàng)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(sòng)器兩端安裝三(san)斬擴管和三斬(zhan)縮管,然後與工(gong)藝管道連接.在(zài)一般情況下,變(biàn)送器的口徑小(xiao)于管道口徑,安(ān)裝的三斬縮管(guan)其圓園錐角不(bu)應大🌈于15度。
四、電(dian)磁流量計的主(zhǔ)要誤差來源及(ji)
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(liang)計,隻要管内流(liu)速爲軸對稱分(fèn)布,則電極🌍上🚶‍♀️産(chǎn)生的感應電動(dong)勢e與流動狀态(tai)無關,僅與流體(ti)的平均流速成(chéng)正比,流速的軸(zhóu)對稱分布,是滿(mǎn)足其正常工作(zuo)的♍基本條件之(zhī)一㊙️。一旦破🌐壞了(le)流體流🚩速的軸(zhou)對🌈稱,由于每個(ge)流體質點相對(dui)于電極的幾何(he)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(gan)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(guǒ)電極附近的流(liú)速非軸對稱的(de)偏💰大,測得的信(xin)号就比實際流(liu)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(bao)持流速的🛀🏻軸對(duì)稱。
　　由于流速分(fen)布和渦流的影(yǐng)響,上遊直管段(duan)應有一定的長(zhǎng)度,按附加誤差(chà)可影響流量精(jing)度(約0.5%)的原則,上(shàng)遊直管段應爲(wèi)SD以上.下遊直段(duàn)長度應在3D以上(shàng)。
(二)電導率對測(ce)量誤差的影響(xiang)
　　電磁流量計對(duì)被測介質的電(dian)導率有一定的(de)要求範圍,一般(ban)爲10-5~10-1sc/m,但目前,電磁(ci)流量計轉換器(qi)的輸入阻抗已(yi)有所提高.對于(yu)👄電導率的下限(xian)要求有所下降(jiàng)。
　　電磁流量計不(bu)适用電導率很(hěn)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(chuán)感器的輸出,用(yòng)圖2的等效電路(lù)✉️表示♋:e—流量電勢(shì)信号.R2—轉換器輸(shu)入阻抗⚽。

　　一般轉(zhuan)換器輸入阻抗(kang)RL爲100~200Ω,由上可知,變(biàn)送器(傳感器)的(de)内阻r≤100~200kΩ。,由此,推導(dao)一下電導率的(de)要求。
　　由理論分(fèn)析可知,變送器(qi)的輸出阻抗決(jué)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(pèi).其關系爲:

此時(shí),變換器的輸入(rù)阻抗應是100~400MΩ左右(you)。
　　以上推異可知(zhī),電極直徑越小(xiao),轉換器的輸入(ru)阻抗RL越高,就越(yue)不🔅易受變送器(qi)(傳感器)内阻r變(biàn)化的影響,可測(cè)👌介質的電導率(lǜ)😘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(jie)質的電導率太(tai)大也是不允許(xu)🥵,從理論分析和(he)實驗可知,當電(diàn)導率超過10-1(s/cm)左右(you)時,就會降🏃‍♂️低流(liu)🤟量信号.改變指(zhǐ)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(chuán)感器大都采角(jiǎo)了恒定電流的(de)低頻方波勵磁(ci)方式,用😄開關回(hui)路把直流恒流(liú)回路的輸出電(dian)流周🈲期性地交(jiāo)🌐換其極性,使之(zhī)産生方波勵磁(cí)電流,勵磁電流(liu)的極性轉換🙇🏻周(zhōu)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(chu)工業❄️頻率的噪(zào)✌️聲影響,又排除(chú)了交流磁場的(de)電渦流.直流磁(cí)場的極化幹擾(rǎo),使轉換器的精(jing)度達到0.5%以上。
(四(sì))電極表面的污(wu)染.
　　在測量有附(fù)着沉澱物的流(liú)體時，電極表面(mian)将受到✍️污💁染🔞,常(cháng)常易⭐引起零點(diǎn)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(dàn)可以說.電極直(zhí)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(zhèng)比🙇🏻.它屬于速度(dù)式測量儀表。

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