一、概述:
　　電(diàn)磁流量計(ji) 是60年代起(qǐ)發展起來(lái)的.應用法(fǎ)拉第電磁(cí)感應原理(li)制成的,測(cè)量導電介(jie)質體積流(liu)量的新型(xing)感應式流(liú)量測量儀(yi)表.由傳感(gǎn)器(變送器(qì))和轉換器(qì)兩部分組(zu)🌈成。
(一)電磁(ci)流量計具(jù)有以下特(te)點
1、它的傳(chuan)感器結構(gou)簡單、可靠(kào).無可動部(bu)件和節流(liú)部件,因而(ér),當流🚶‍♀️體通(tōng)過時不會(hui)引起任何(hé)附加的壓(yā)力損失.無(wu)磨損、堵⭕塞(sāi)等現象.由(yóu)于它結構(gòu).上無運動(dòng)部件.故可(kě)通過附上(shang)耐腐蝕絕(jué)緣村裏和(he)選擇耐腐(fǔ)材料制成(cheng)電極,具有(you)很好的耐(nài)腐蝕性能(néng).故而.工作(zuò)壽命長。
2、它(ta)是一種體(ti)積流量測(ce)量儀表,故(gu)不受被測(ce)介質的溫(wen)度、粘度、密(mì)💞度以及一(yī)-定範圍内(nèi)電導率的(de)影響。
3、電磁(ci)流量計的(de)量程範圍(wei)極寬,同一(yi)台電磁流(liú)量計🥰的量(liang)程📐比可達(da)1 : 100。
4、電磁流量(liang)計隻與被(bei)測介質的(de)平均流速(su)成正比。而(er)與❄️軸❌對🍓稱(cheng)分布下的(de)流動狀态(tai)(層流或紊(wen)流)無關。
5、電(diàn)磁流量計(ji)反應靈敏(mǐn)、線性好.可(ke)以測量瞬(shun)時脈動流(liú)量🈲可就地(dì)顯示或遠(yuan)距離傳送(sòng).也可與單(dan)元組合儀(yi)表.計算機(ji)配套組成(chéng)。(各種自動(dong)檢測、調節(jiē)系統和程(chéng)控系統。)
電(dian)磁流量計(jì)也有一些(xie)不足之處(chu).主要是:
1、它(ta)隻能測量(liang)具有一定(dìng)導電性的(de)液體。
2、它要(yào)求被測介(jiè)質具有一(yi)定範圍的(de)電導率，10-1~10-5s/cm之(zhi)間.相當于(yu)蒸餾水的(de)電導率。
3、不(bú)能測量高(gao)溫高壓流(liú)體(測量管(guǎn)的絕緣襯(chèn)裏材料受(shòu)溫度的限(xiàn)制造成)。
4、 受(shou)流速分布(bu)影響.其前(qián)後須有一(yī)定的直管(guan)段。
5、易受外(wài)界電磁幹(gàn)擾。
(二)基本(běn)原理
　　在磁(ci)感應強度(dù)爲B的均勻(yún)磁場中.垂(chuí)直于磁場(chang)方向放一(yī)個内徑爲(wei)D的不導磁(cí)管道.當導(dao)電液體在(zai)管道🤟中以(yǐ)流速V流動(dòng)時.導電流(liu)體.切割磁(ci)力線,若在(zai)管道截面(mian)上垂直于(yú)🛀🏻磁場的直(zhi)徑兩端安(ān)裝一對電(diàn)極,隻要管(guan)道内流速(su)分布爲軸(zhóu)對稱.則兩(liang)電極♊之間(jiān)将産生感(gǎn)生電動勢(shì)e.根據法拉(la)第電磁感(gǎn)應原理。

兩(liǎng)式中:
e一感(gan)應 電動勢(shì)伏特
B一磁(ci)感應強度(dù)韋伯/米“
D一(yi)管道内徑(jìng)米
`U一流體(tǐ)平均流速(su)米/秒
Qr一流(liú)體體積流(liu)量立方米(mi)/小時
要使(shi)式2嚴格成(chéng)立。必須使(shǐ)測量條件(jian)滿足
(1)磁場(chang)是均勻分(fèn)布的恒定(dìng)磁場
(2)被測(ce)流體的流(liú)速爲軸對(dui)稱分布
(3)被(bèi)測液體是(shì)非磁性.電(dian)導率均勻(yun)且各
向同(tóng)性。
(三)電磁(cí)流量計系(xì)統
1、基本系(xì)統:由傳感(gan)器和轉換(huàn)器組成.僅(jǐn)完成流量(liang)的檢測.顯(xiǎn)示如圖a:

2、擴(kuo)展系統:基(ji)本系統加(jia)流量積算(suan)器組成,除(chu)基本功能(neng)外,還具有(you)累積流量(liàng)的功能,并(bing)可配置停(tíng)電計時器(qì),以❄️修正系(xì)統停電🏒時(shí)被漏計的(de)排放流量(liàng),加圖b;

3、智能(neng)型系統:由(yóu)基本系統(tong)和流量計(jì)算機組成(chéng).具有顯示(shì)☔瞬時🔞流量(liàng)累積流量(liàng),日期和時(shí)詢的功能(neng).具有開方(fāng)比例積算(suàn)器和定值(zhí)輸出等功(gōng)能,并可完(wán)成打印、通(tōng)訊和聯網(wǎng).如圖c:

二、基(ji)本系統簡(jian)介
(一)轉換(huàn)器
1、轉換器(qi)工作原理(lǐ)
　　傳感器輸(shū)出一個毫(háo)伏級的微(wēi)弱信号,經(jing)轉換器将(jiang)信号放大(dà),變成标準(zhǔn)的信号輸(shu)出(傳感器(qi)等效一高(gāo)内阻🈲的信(xìn)号源💜)。
轉換(huàn)器原理框(kuang)圖如圖1所(suǒ)示.它接受(shou)來自傳感(gan)器的信号(hào),經🔴中間級(ji)放大.剔除(chú)無關信号(hao),檢出有用(yòng)信号,再經(jing)💋整流放大(dà),變成㊙️單流(liu)量成比例(lì)的電壓信(xìn)号。最後将(jiang)流量信号(hao)變成标準(zhǔn)的信号形(xing)式👈。

　　轉換器(qi)中的信号(hao)發生器能(néng)産生工頻(pin)八分頻的(de)方👨‍❤️‍👨波.此信(xìn)号❄️激勵勵(li)磁驅動器(qì),向傳感器(qi)輸出同頻(pin)率的勵磁(cí)電👉流.信号(hào)發生器也(yě)産生抗幹(gàn)擾級的同(tóng)步控制信(xin)号。
2、性能
電(dian)磁流量轉(zhuan)換器具有(yǒu):
(l)穩定地進(jin)行線性放(fàng)大。
(2)能夠分(fen)辯和抑制(zhì)各種幹擾(rao)信号
(3)具有(yǒu)足夠高的(de)輸入阻抗(kang)
(4)能夠消除(chu)電源電壓(yā)和頻率波(bo)動的影響(xiang)
(二)傳感器(qì)
1、基本組成(cheng)
　　電磁流量(liàng)計的廣泛(fàn)應用,使傳(chuan)感器派生(shēng)出各種形(xíng)式☁️,目前常(cháng)✊用的有:管(guǎn)道式、潛水(shui)式、播入式(shi)三種,傳感(gan)器也稱電(diàn)磁流量變(biàn)送器,傳感(gan)器通常包(bāo)含以下四(si)部分。
(l)用于(yu)引導液流(liú)和測量的(de)導管,也即(ji)測量管。
(2)由(yóu)勵磁線圈(quān)和磁扼組(zu)成的勵磁(ci)系統,用來(lai)産生工作(zuò)磁場。
(3)流量(liang)信号檢測(ce)部分,包括(kuò)電極、信号(hào)引線、接線(xian)盒。
　　傳感器(qì)(變送器)的(de)電極安裝(zhuang)在與磁場(chǎng)垂直的測(ce)量管的兩(liang)側管🐉壁上(shang).它的作用(yòng)是把被測(cè)介質切割(ge)磁力線所(suo)産生的流(liu)量信号引(yin)出(其材料(liao)必須是非(fei)磁性導電(diàn)材料)。
(4)幹擾(rao)調整機構(gòu)
幹擾調整(zhěng)機構實際(jì)上是一個(gè)“變壓器調(diào)零”裝置,是(shì)爲了🔴抑💜制(zhi)由于“變壓(ya)器效應”而(er)産生正交(jiao)幹擾的一(yī)種方🈲法。
(5)起(qǐ)隔離和保(bao)護傳感器(qì)内部結構(gòu)作用.的外(wài)殼
2、三種形(xíng)式
(1) 管道式(shì)電磁流量(liang)計 :爲标準(zhun)流量計,通(tong)過法蘭接(jie)入輸送液(yè)流的管道(dao)來測♌量液(ye)🈲體流量。
(2)潛(qian)水式電磁(cí)流量計:是(shì)一種密封(feng)的電磁流(liu)量計,可🐪潛(qián)入明渠♍或(huo)暗溝中,測(cè)量液體流(liú)量。
(3) 插入式(shi)電磁流量(liàng)計 :是将流(liu)量計的勵(lì)磁部分電(dian)極小型化(hua).取消傳感(gan)器外殼.通(tōng)過管柱将(jiāng)敏感電極(jí)插入大型(xíng)管道中.并(bìng)支承在管(guan)道的管⁉️壁(bi)上,以此來(lai)測量管道(dao)中的體積(jī)流量,這種(zhǒng)流量計結(jié)構簡單.以(yǐ)小巧的結(jié)構來測量(liàng)大🏃‍♂️管道中(zhong)的流量.經(jing)濟實用。可(ke)在管道不(bu)停供液流(liú)的情況下(xia)安裝與維(wei)修。
3、傳感器(qì)對被測介(jie)質的要求(qiu):
　　被測介質(zhì)的電導率(lü)過高或過(guò)低都會影(ying)響流量測(cè)量🈲的精度(dù)🍓一般要求(qiú)電導率域(yu)10-1~10-5Sc/m之間,即可(ke)得到滿意(yì)的測🤟量結(jié)果。
三、電磁(ci)流量計的(de)選用型與(yu)安裝
(一)選(xuan)用
　　電磁流(liu)量計的選(xuan)用,主要是(shi)變送器(傳(chuan)感器)的正(zheng)确選用,而(ér)轉換器隻(zhi)需與之配(pei)套即可。
1、口(kǒu)徑與量程(cheng)的選擇
　　變(bian)送器的量(liang)程可以根(gen)據兩條原(yuán)則選拔:一(yi)是儀表滿(man)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻程大于(yu)預計的最(zui)大流量值(zhí);二是正常(chang)流量大于(yu)儀表滿量(liang)程的50%,以保(bao)證一定的(de)測量精度(dù)。
　　口徑通常(cháng)選用與管(guǎn)道系統相(xiàng)同的口徑(jìng)(但也可以(yi)😘利用異徑(jing)🈲管,選擇小(xiǎo)于管道系(xì)統的口徑(jing)),對管道有(yǒu)待設計的(de),根據流量(liàng)♻️範圍來選(xuan)擇.對電磁(ci)流量計,流(liu)♌體流速選(xuǎn)在0.5~10m/S一般選(xuǎn)在👉0.8~4ms/爲宜·确(què)定後,根據(jù)vQ=π/4D2`U場來确定(dìng)變送器口(kou)徑。
2、溫度和(he)壓力的選(xuan)擇
　　電磁流(liú)量計對能(neng)測量的流(liu)體壓力與(yǔ)溫度有一(yī)定🧡限制,一(yī)般情況下(xià):
小于?50mm口徑(jing)時工作壓(yā)力爲1.6MPa左右(you)
?80~900mm口徑工作(zuò)壓力爲1MPa左(zuo)右
大小?1000mm口(kou)徑工作壓(yā)力爲.06MPa左右(yòu)
對于特殊(shu)要求,可與(yǔ)廠家要求(qiú)特殊處理(lǐ)。
　　工作溫度(dù)取決于襯(chèn)裏材料一(yī)般爲5~70℃,經特(tè)殊處理的(de)變送器🚩允(yǔn)許被測介(jiè)質溫度可(kě)達-40℃~130℃。
3、内襯材(cai)料與電極(jí)材料的選(xuǎn)擇
應根據(jù)具體測量(liàng)的介質.加(jiā)以慎重地(di)選擇。
(二)安(an)裝的要求(qiu)
　　要保證電(diàn)磁流量計(ji)的測量精(jing)度,正确的(de)安裝是很(hěn)重🌍要的。
(l)變(biàn)送器應安(an)裝在室内(nèi)幹燥通風(feng)處·避免安(ān)裝在環境(jing)⁉️溫度過高(gāo)的地方,不(bú)應受強烈(liè)振動.盡量(liang)避開具❤️有(yǒu)強烈磁🏃‍♀️場(chang)的設備.如(ru)大💃電機、變(bian)壓器等,避(bi)免安裝在(zai)有腐蝕性(xing)氣體的場(chang)合.安裝地(dì)點便于檢(jiǎn)修.這是🤩保(bao)證變送🐆器(qi)正常i省行(hang)的環境✔️條(tiáo)件。
(2)爲了保(bao)證變送器(qì)測量管内(nei)充滿被測(cè)介質,變送(sòng)器最好🍉垂(chuí)🔴直安裝,流(liu)向自下而(er)上。尤其是(shi)對于液固(gù)兩😍相流,必(bi)須垂直安(ān)裝✉️,一則🐅可(kě)以防被測(ce)介質相分(fèn)離,二則使(shǐ)⭐變送器👨‍❤️‍👨測(ce)量管🆚四周(zhōu)的襯裏磨(mó)損比較均(jun)勻。若現場(chang)隻允許水(shui)平安裝,則(ze)必須保證(zhèng)兩📐電極在(zài)同💃🏻一水平(ping)面。在水平(ping)的管道上(shàng)應避免将(jiāng)變送器安(an)裝在管道(dào)的底部🐉以(yi)防止沉澱(dian),或安裝在(zài)可能不🧑🏽‍🤝‍🧑🏻能(néng)充滿介質(zhì)管道的頂(ding)🥵部、以防止(zhi)空氣泡。
(3)變(bian)送器兩端(duan)應裝閥門(mén)和旁路。
(4)電(diàn)磁流量變(biàn)送器的電(dian)極所測出(chu)的幾毫伏(fu)交流電勢(shi)㊙️,是以變⚽送(sòng)器内液體(ti)電位爲基(ji)礎的。爲了(le)使液體電(dian)位㊙️穩定并(bìng)使變送器(qi)與流體保(bǎo)持等電位(wei),以保證穩(wen)定地進行(hang)測量,變送(song)器外殼與(yǔ)金屬管兩(liǎng)端應有良(liáng)好的接地(di),轉換器🈚外(wài)殼也應接(jie)地,接地電(diàn)阻不能大(da)于IOn,不能與(yǔ)其它電器(qi)設備的接(jiē)地線共用(yong),如果不☎️能(néng)保證變送(sòng)器外殼與(yu)金屬管道(dao)良好接觸(chu),應⁉️用金屬(shu)導線将它(ta)們連接起(qǐ)來,再可靠(kào)接地。
(5)爲了(le)避免幹擾(rǎo)信号,變送(song)器和轉換(huàn)器之間的(de)信号必須(xū)用屏蔽導(dao)線傳輸,不(bú)允許把信(xìn)号電纜和(hé)電源線平(píng)㊙️行放在同(tong)💯一電纜鋼(gang)管内,信号(hao)電纜長度(dù)一般不得(de)超🈲30m。
(6)轉換器(qi)安裝地點(diǎn)應避免交(jiāo)、直流強磁(ci)場和振動(dong),環境🏃‍♂️溫度(du)爲-20℃~50℃,不含有(you)腐蝕氣體(tǐ),相對濕度(du)不大于80%。
(7)爲(wei)了避免流(liu)速分布對(duì)測量的影(yǐng)響,流量調(diao)節閥應設(she)置🧡在變🏃🏻送(song)器下遊.對(dui)于小口徑(jìng)的變送器(qi)來說.因爲(wèi)從電極中(zhong)心到流量(liang)計進口端(duan)的距離已(yǐ)相當于🈲好(hao)幾倍直徑(jing)D的長度,所(suǒ)以對上遊(you)直管可以(yi)不做規定(dìng),但對口徑(jing)較大的流(liu)量計.一般(bān)上遊應有(yǒu)SD以上的🚩直(zhi)管段.下遊(you)應有3D以上(shang)直管段要(yào)求。
(8)當管道(dao)與變送器(qì)的.口徑不(bú)一緻時.通(tong)常在變送(song)器兩端安(an)裝‼️三斬擴(kuò)管和三斬(zhan)縮管,然後(hòu)與工藝管(guǎn)道連接.在(zài)一般情況(kuàng)下,變送♈器(qi)的口徑小(xiǎo)于管道口(kǒu)徑,安裝的(de)三斬縮管(guan)其圓園錐(zhuī)角不應大(da)于15度。
四、電(diàn)磁流量計(jì)的主要誤(wù)差來源及(ji)
防範的初(chū)步分析
(一(yi))非軸對稱(cheng)流動引起(qǐ)的誤差。
　　對(duì)電磁流量(liang)計,隻要管(guan)内流速爲(wèi)軸對稱分(fèn)布,則電極(jí)上産💯生的(de)感應電動(dong)勢e與流動(dong)狀态無關(guan),僅與流體(ti)的平均流(liu)速成正比(bǐ),流速的軸(zhou)對稱分布(bu),是滿足🌈其(qi)正常工作(zuò)的基本條(tiao)件之一。一(yi)旦破壞了(le)流體流🌍速(sù)的軸對稱(cheng),由于每個(ge)流體質點(dian)相對于💛電(dian)極的幾🌐何(he)位置不同(tong),愈靠近電(dian)極的質點(diǎn)對e的🏃‍♂️貢獻(xiàn)越大,靠⭕近(jin)電極的流(liú)速🌐越大.對(dui)e的貢獻也(ye)越大,而電(diàn)極🔅上得到(dao)的感生電(dian)動勢e是測(cè)量管内所(suǒ)有液體共(gòng)同貢獻的(de)結果。所以(yǐ).如果電極(ji)附近的流(liú)速非軸對(dui)稱的偏大(da),測得的信(xin)号就比實(shí)際流量值(zhí)大;反之,電(diàn)極附近的(de)流速非軸(zhóu)對稱的偏(piān)小,測得的(de)流量值也(yě)就偏小💛,由(yóu)上分析,必(bi)須保持流(liu)速‼️的軸對(duì)稱。
　　由于流(liu)速分布和(hé)渦流的影(ying)響,上遊直(zhi)管段應有(you)一定🌐的長(zhang)度,按附加(jiā)誤差可影(ying)響流量精(jing)度(約0.5%)的原(yuán)則,上遊直(zhi)管🏒段應爲(wei)SD以上.下📱遊(you)直段長度(du)應在3D以上(shang)。
(二)電導率(lü)對測量誤(wù)差的影響(xiang)
　　電磁流量(liàng)計對被測(cè)介質的電(dian)導率有一(yī)定的要求(qiu)範圍,一🤞般(bān)爲10-5~10-1sc/m,但目前(qian),電磁流量(liàng)計轉換器(qi)的輸入阻(zu)🐅抗已🤟有所(suo)提高.對于(yú)❌電導率的(de)下限要求(qiu)有所下降(jiàng)。
　　電磁流量(liang)計不适用(yong)電導率很(hen)低的介質(zhi)的原因,在(zai)于傳感📧器(qi)與轉換器(qi)的阻抗匹(pǐ)配。對于傳(chuán)感器的輸(shu)㊙️出,用圖2的(de)等效電路(lù)表示:e—流量(liang)電勢信号(hao).R2—轉換器輸(shu)🌂入阻抗。

　　一(yī)般轉換器(qì)輸入阻抗(kang)RL爲100~200Ω,由上可(ke)知,變送器(qi)(傳感器)的(de)内阻r≤100~200kΩ。,由🔱此(ci),推導一下(xia)電導率的(de)要求。
　　由理(li)論分析可(kě)知,變送器(qì)的輸出阻(zǔ)抗決定了(le)轉換器㊙️所(suo)需的輸入(ru)阻抗.而變(biàn)送器的輸(shū)出阻抗可(kě)以認爲由(yóu)被測介質(zhì)的電導率(lü)和電極大(dà)小,所支配(pei).其關系爲(wèi):

此時,變換(huan)器的輸入(ru)阻抗應是(shi)100~400MΩ左右。
　　以上(shang)推異可知(zhi),電極直徑(jìng)越小,轉換(huàn)器的輸入(rù)阻抗🈲RL越高(gāo)💃,就越💞不易(yi)受變送器(qì)(傳感器)内(nei)阻r變化的(de)影響,可測(cè)介質的電(dian)導率σ也可(kě)🏃‍♂️以降得越(yue)低,擴大了(le)它的應用(yòng)範圍。
　　需要(yao)說明是,被(bei)測介質的(de)電導率太(tài)大也是不(bú)允許,從理(lǐ)論分析⛱️和(hé)實驗可知(zhī),當電導率(lǜ)超過10-1(s/cm)左右(you)時,就會降(jiàng)低流量信(xin)号.改變指(zhi)标值。即指(zhi)示流量值(zhí)小于❄️實際(jì)流量值。
(三(sān))傳感器勵(lì)磁方式的(de)選擇
　　目前(qián)的傳感器(qi)大都采角(jiao)了恒定電(dian)流的低頻(pín)方波勵磁(cí)方式,用開(kai)關回路把(ba)直流恒流(liu)回路的輸(shu)出電🏃流周(zhou)期性🌍地交(jiāo)換其極性(xing),使之産生(shēng)方波勵磁(ci)電流❌,勵磁(cí)電🏃🏻‍♂️流的極(ji)性轉換周(zhōu)期可選爲(wei)工業交流(liu)電源周期(qī)的偶🏃🏻‍♂️數倍(bei),如此一來(lai),即可消除(chu)工業頻率(lü)的噪聲影(yǐng)響,又排🛀🏻除(chú)了交流磁(cí)🔴場的電渦(wō)流.直流磁(cí)場的🌍極化(hua)幹擾,使轉(zhuǎn)換器的精(jing)度達到0.5%以(yi)上。
(四)電極(ji)表面的污(wu)染.
　　在測量(liang)有附着沉(chen)澱物的流(liu)體時，電極(jí)表面将受(shou)到污染💃,常(cháng)常易引起(qi)零點變動(dong).零點變化(hua)和電極污(wū)染✏️程度兩(liǎng)者之間的(de)關系較複(fú)雜。但可以(yi)說.電極直(zhi)徑越小,所(suǒ)受影響🈲越(yuè)小。這🈲一點(dian)在使用中(zhong),值得注意(yi)。
(五)流速的(de)影響
　　電磁(cí)流量計其(qí)測量結果(guo)與被測流(liú)體的平均(jun)流速成正(zhèng)比.它屬于(yú)速度式測(cè)量儀表。

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