電磁(ci)流量計 從40年代後(hòu)期開始在滬工業(yè)上應用以來,經過(guo)較長一段時期的(de)實踐和推廣,已爲(wèi)廣大用戶認識其(qí)優越性能,例如無(wú)㊙️阻流✔️元件✂️和幾乎(hū)沒有阻力損失,流(liu)🍓場影響小和直管(guan)段要求低等。尤其(qi)在測量含有固體(ti)順粒或纖維的液(ye)體時,解決🔆了許多(duo)過去傳統流量儀(yi)表無法測量的問(wèn)題。經過幾代産品(pǐn)的改進,電🈲磁流量(liàng)計的性能日臻完(wán)善,近10年銷告量迅(xun)速增加,其銷售金(jīn)額名次在8大類流(liú)量儀表〔差壓式、浮(fu)(轉)子式、容積式、電(diàn)磁式、渦輪式、質量(liang)式、旋渦式,超聲波(bo)式1中已屬于第三(sān)、四位。
一、生産和應(yīng)用概況
　　工業發達(da)國家由于社會上(shàng)有較多的需要量(liàng),因此都有一📞定數(shu)量(近10~20、30家)的工廠生(sheng)産電磁流量計。1983(1984)年(nian)間日本、美國、西歐(ou)電磁流量計銷售(shòu)金額已分别占流(liú)量儀表銷售總😘額(é)的16.3%、12.5%、13.5%,其年産量估計(jì)爲😍4~5.5萬台。伯75年日本(ben)電隴流量計社會(huì)擁有量3.5萬台,到1983年(nian)爲10萬台,8年間擁有(you)量年平均增長14%,按(àn)此推算1983年年産量(liang)爲1.2萬台。從這些數(shù)據可💜以看到國外(wai)電磁流量計的生(sheng)産和應用已有較(jiao)大規模。
二、新型儀(yí)表發展動态
　　工業(yè)上通用的電磁流(liu)量計國外發展到(dao)現在呈現二種發(fā)展趨勢。一種趨勢(shi)是向普及化方向(xiang)發展,即性能适中(zhong),傳感器小📱型輕量(liang)并與轉換器連在(zai)一起,使用簡便,價(jià)格📞相對便宜的普(pu)及型儀表,國外有(you)人聲稱其綜合價(jià)格能與傳統差壓(ya)式流量儀表挑戰(zhan)(包括引壓連接管(guan)等安裝費);另一種(zhǒng)趨勢是向精度高(gao)多功能方向發展(zhan)的高性能🔞儀表。

1.普(pǔ)遍采用低頻矩形(xing)波激磁。70年代後期(qī)國外各制造廠⭐紛(fen)紛以低頗(50H,的1/2~1/32)矩形(xing)波激磁方式代替(tì)使用近30年的市電(dian)交流激磁方式,現(xian)在已很少有市電(diàn)交流激磁的電磁(cí)流量🍓計商品。矩形(xíng)波激磁克服了市(shi)電交流激磁的缺(que)點,使儀表不存在(zài)液體中随機性潤(run)電硫幹擾電勢㊙️。低(dī)頻矩形波激磁的(de)儀表零點穩定,爲(wèi)提高儀表精度打(da)下基礎。交流激磁(ci)的儀表安⭐裝在電(dian)極易附着異物或(huò)污染(如排放污水(shuǐ)、紙漿液等)的場所(suǒ)極易帶來零點和(hé)指示值變化,用低(di)頻矩形波🏃‍♂️激磁儀(yi)表後可大爲改善(shàn)。
2.高精确度化。在測(cè)量範圍内基本誤(wu)差國外從滿量程(cheng)的l%(即l%F.S)提高到側量(liàng)值的1%(即l%R),也有按測(cè)量範圍分段提高(gao)🌈到0.5%R,更甚者提高到(dao)0.1%R+0.1%F.S。
　　過去流量儀表的(de)瞬時流量(或稱流(liú)量率)的基本誤差(chà)✌️一般以滿💞量程的(de)百分比計算,在低(dī)流量時如按實際(jì)流量百分比計算(suan)誤差,其值就要大(da)得多。如圖1所示,線(xian)A就是過💃去通常采(cǎi)用l%F.S,轉化到按🐅實際(jì)流量計算的最大(dà)允許誤差曲線時(shi),如指示流量⁉️在50%F.S時(shí),則最大容許誤差(chà)爲2%R,在功%.FS時則高達(da)10%。線B是流🧡量在10%~100%FS時,誤(wù)差🈲爲1%R和流量<10%F·S時誤(wu)差爲0.1%F·S時的最大允(yun)許誤’差曲線。線C是(shi)🐪目前采用得較爲(wèi)普追的誤差曲線(xiàn),流量在50%~100%F·S時誤差爲(wèi)0.5%R,流量<50%時誤差爲0.25%F.5。從(cong)☎️圖l中可以看到與(yu)🤩過去儀表相比,低(di)流量時測量精度(dù)顯著提高。這是由(you)于采用低頻矩形(xíng)波磁零點穩定性(xìng)💞大爲改善所緻。

　　表(biǎo)2所列是滿量程流(liu)量的流速李lm/s時,國(guo)外若幹制造廠目(mu)👌前實現的基本誤(wù)差指标。但在與外(wài)國制造廠商技術(shù)座談談💜到精度問(wen)題時,有人說雖然(rán)某些制造廠樣本(běn)發表了第5項基本(ben)誤差計算✉️方法〔土(tu)(0.1%R+0.1%F·S)〕,但實際上還碰到(dao)一些麻🔞煩。
3.功能增(zeng)加。爲滿足用戶不(bú)同需要,各制造廠(chang)在電磁流量👉計上(shàng)增加了許多功能(neng)。尤其在轉拳部分(fen)的電路中⚽普遍😍采(cai)用微處理器(拼p)後(hòu),在高性能儀表中(zhōng)則增添了更多功(gōng)能。
(1)量程設定、多量(liàng)程外部切換和内(nèi)部自動切換國外(wai)新❗穎的電磁流量(liang)計都能夠不實流(liu)标定而改變量程(cheng)。當🔞電磁流量傳感(gan)器在流量實流标(biao)定裝置上以某一(yi)流量(髻如說在lm/s流(liú)速時的流量)标定(dìng)後,求得該傳感器(qì)的儀表常數,轉換(huàn)器即以此常數設(shè)定就可使用。如要(yào)改變流量範圍,可(ke)通過調整轉換部(bù)分中💃童程電位器(qi)就可以。高性能儀(yi)表通常用3~4位十進(jin)制數字電位器設(shè)定,也有用分頻方(fang)法改變流量範圍(wéi)⭐,如Korhc1[公司T900F型轉換器(qi)用4位數字輪改變(bian)電路的分孩系數(shu),在規定的範圍内(nei)作任意值設定。其(qí)優點是可克服由(you)電位器的非🔅線性(xìng)帶來的誤差,提高(gāo)擴大或編小流,範(fàn)圍的精确度。普及(ji)型💋儀表也有用改(gǎi)變端子接線的方(fāng)法,以x2、x4和x8倍數改變(bian)流量範圍。高性能(néng)型儀表因此也可(ke)以由用戶自己設(she)定不同容積單位(wèi),如立方來、升、加侖(lun)💜等,流量單位如立(lì)方米/時、升/分、加侖(lùn)🏃/分等。

　　流量大幅度(du)變化的使用場所(suǒ),如能按照所側流(liú)t大小改💁變流🤟量範(fan)圍(滿量程流量),可(kě)以提高側t精确度(dù)🍓。在許多高性能儀(yi)表中設有量程切(qiē)換功能。有利用外(wai)部觸點信号♈來切(qie)換量程的,最多能(néng)切換四個流🔴量範(fan)圍;内部自動切換(huan)有雙量程和三量(liàng)程。圖2所示是雙量(liang)程切換例,設流量(liàng)範圍0~100m3/h,雙量程所設(shè)定低量程爲30 m3/h,高量(liang)程爲100m3/h。當流量開始(shi)從零漸漸增加,先(xian)沿低量程線上💜升(sheng),當增加到97%(約29m3/h時,自(zi)動切換到高量程(cheng)線🏃🏻。相反流量從100 m3/h沿(yan)高量程線減小到(dao)約24 m3/h (商🍉量程輸出的(de)24%)時,自動切換到低(di)量程線輸出80%的地(di)方。

　　如以表2第3種計(jì)算流量24 m3/h的最大允(yun)許誤差,以單一量(liàng)程🔴方📱式(即與高量(liàng)程線,相同)爲0.25 m3/h,以雙(shuāng)量程自動切換💃🏻則(zé)降⛹🏻‍♀️低到0.12 m3/h。如流量在(zai)15 m3/h時,則☂️最大允許誤(wu)差從0.25 m3/h降低到0.075 m3/h。
(2)正向(xiang)/反向流自動切換(huàn)高性能儀表中常(cháng)設有能測量正向(xiàng)/反🈲向雙向流的流(liu)量測量線路,以适(shì)應計量有雙向流(liú)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動的使用場所。流(liu)量一輻出如圖3所(suǒ)示,正☎️方向流量設(she)定在較高量程,反(fan)方向流量設定在(zai)較低量程,切⁉️換流(liu)量以🔞零流量爲中(zhōng)心。爲防止切換時(shí)産生振蕩現象(即(ji)切換頻繁),可設百(bǎi)分之幾的滞遲區(qū),例如圖3所示爲愉(yu)出信号的-1.5%,當流量(liang)下降到反方向的(de)1.5%時才向反方💞向切(qie)換。積算方式如圖(tú)4所示,有正方向流(liú)量和反方向✍️流量(liàng)分開積算方式和(hé)差流量積算方式(shi)兩種。

(3)輸出信号多(duō)樣化高性能儀表(biao)信号摘出多樣:有(you)模拟量翰出,電💋流(liú)4~20mA、電壓l~5V.DC;有頻率可設(shè)定的脈沖愉出,頗(pō)率從💚小于🈲l到1000PPS,有上(shang)下限報警愉出;有(you)上文所述正反流(liu)量方🚶向接點和自(zi)動多量程接點輸(shū)出等。有些儀表除(chu)了轉換器摘出信(xìn)号功能外,還直接(jie)設有4~6位數🌈字顯示(shi)瞬時流量和積算(suan)總量。
(4)自診斷功能(neng)電磁流量計裝上(shang)μP後還可監測儀表(biao)工作狀态,診斷出(chū)現的異常狀态,如(ru)愉入信号異常(測(ce)量管中空無液♌體(ti),輸入信号過大),信(xìn)号線或激磁線圈(quān)短路或斷線,誤設(she)定參數, μP工♉作異常(chang)等。
(5)按不同使用對(dui)象适用不同激磁(cí)方式電導率較高(gāo)的純液相液🏃‍♂️體一(yi)般采用較低頻率(lǜ)(市電的l/8~l/32)矩形波🐆激(ji)磁電流且是三值(zhí)(正一零一負丫零(líng))激磁方式,以獲得(dé)較好零點穩定性(xìng)。但是在測量導電(diàn)率較低(10-4s/cm以下)的液(yè)體時,電極的電化(huà)學電位定期變動(dòng),産生l/f噪👣聲(f爲頻率(lǜ)),因🏃🏻此要适當提高(gāo)頻率,以改善信噪(zào)比(S/v)。另📱外,在測量含(han)有固體顆粒或纖(xian)維的漿液時,固相(xiàng)擦🌐過電極表面,使(shǐ)電極面的接觸電(diàn)位突然變化,物出(chu)信号出現尖峰狀(zhuàng)噪聲。這種異常尖(jian)峰噪聲雖有采✊用(yòng)流量值與平均值(zhi)比較棄舍的流量(liang)率限制(Ratelim!t)方法👄處理(lǐ)之`日,,但還是要适(shì)當提高激磁頻率(lü)以改善性能。低電(diàn)導率液體和漿液(yè)的矩形波激磁頻(pin)率有采用市電頻(pín)率的1/2,當然這樣⭐要(yao)犧牲一些零點穩(wěn)定性。因此用戶🏃‍♂️可(ke)以按照不同介質(zhì)條件選💰用♻️适宜的(de)激磁方式和頻率(lü)的儀表。
4.小型、輕量(liang)和一體型。一傳統(tong)電磁流量計通常(cháng)由傳感🌈器和轉換(huan)器二部分組成。傳(chuan)感器體型和重量(liàng)随着原理上和設(she)♈計結🏃🏻構上的改進(jìn),一代比一代小巧(qiao)。近10年傳感器兩連(lian)接法蘭間長度縮(suō)短了l/2~1/3,不帶法蘭的(de)結構,甚至縮短到(dao)📧1/10。以25mm口徑傳✉️感器爲(wei)例🌂,連接法蘭間長(zhang)度從最早450mm縮短到(dào)170mm,發👨‍❤️‍👨展到現在無法(fa)蘭結構兩🤩端面間(jiān)長度僅80~90mm,甚至隻有(you)50餘mm;重🏃🏻量從30~40kg下降到(dào)18~20kg,而無法蘭結構僅(jǐn)5~6比。無法蘭結構🍓适(shi)用于小☀️口徑傳感(gǎn)器,它利✌️用管道法(fǎ)蘭直接🛀夾持住。再(zai)看中型口徑150mm傳感(gǎn)器,長度也從前不(bu)久已縮短到400mm再✏️縮(suō)短到無法蘭結構(gou)160~200mm,重量也從35~40kg減輕到(dào)15~20kg。
傳感器大幅度縮(suo)小體型和減輕重(zhòng)量的主要原因是(shì)✊采用了低頻矩形(xíng)波激磁後抗幹擾(rǎo)性能提高以及電(dian)子技🔆術的進步🏃‍♀️。因(yin)此對可檢測出的(de)最小流量信号的(de)幅值要求降低,流(liu)速每秒米産生的(de)流量信号從早期(qī)l~1.5mV減小到0.4mv,甚🛀🏻至到0.2mv。這(zhe)樣💘設計磁系統時(shi)就可成倍降低磁(ci)通密度,從而減小(xiao)了磁系統尺寸和(he)激㊙️磁線圈,同時也(yě)降低了電功率消(xiāo)耗。又由于采用低(di)頻矩形波激磁,不(bu)存在原市電交流(liu)激磁存在的磁路(lù)鐵磁件的渦流問(wèn)🥰題,大大簡化了磁(cí)路結構設計,有些(xie)磁路結構就直接(jie)🔅利用傳感器鐵磁(cí)性外殼,不🏒另行設(she)置磁扼回路。
　　電子(zi)技術的高度集成(cheng)化,使轉換器的外(wai)形也大幅☎️度♻️縮小(xiǎo),同時有可能使轉(zhuan)換器和傳感器裝(zhuāng)在一起,即爲一體(tǐ)型創造了條件。省(sheng)卻了分率型傳感(gan)器和轉換器之間(jiān)的🏃🏻連線,簡化了安(an)裝,方便了用戶。
以(yi)上這些使電磁流(liú)量計有可能向輕(qing)小簡廉的方向發(fa)展,降低🔴成本而成(chéng)爲一種普及型儀(yi)表。
5.傳感器型式與(yǔ)應用多樣。前述功(gong)能增加是儀表整(zhěng)體⭐的💁功能增加,均(jun)由轉換器部分來(lái)完成。、然而電班流(liu)量傳感器結構型(xíng)式也💛随着不同應(yīng)用場所的需要而(er)多樣化。傳統管道(dao)連接式✔️傳感器除(chu)了上文提到向輕(qīng)小方向發展的無(wu)法蘭結構型外,還(hai)有用于監測高爐(lu)風口冷卻水洩漏(lou)的雙管型傳感器(qì),食品工業用易清(qing)🔞洗耐經常通蒸汽(qi)🈚消毒要求的衛生(sheng)型傳感器。衛生型(xíng)傳感器的測墾通(tong)道中應無漪留空(kong)🤩隙,嚴格控制側量(liang)介質的附着和殘(can)留,因🍉此電極采用(yòng)内插式;此外爲便(bian)于拆卸清洗,連接(jie)法蘭采用隻需闆(pan)動一次就能卸下(xià)的lD(F國際乳農聯合(he)🔞會)标準央緊器。
　　除(chu)管道連接傳感器(qì)外、還有大管徑用(yòng)插入式傳感器😍,從(cóng)✌️較小口徑(50~250mm)圓筒型(xing)傳感器抽入大管(guan)道中,側量管道中(zhong)局部流量來推算(suàn)整體流量,雖然在(zài)測且精度上要有(yǒu)所下🏃🏻降,但投資費(fei)用💰有較大😄的減省(shěng)。插入式傳感器中(zhong)還有一種平面形(xíng)電磁流量監控器(qì)””,,它🐅不是連續愉出(chū)流量信号而是設(shè)定在流速0.5~sm/s中任一(yī)流速值,流速☂️超過(guo)或低于此值,即發(fā)出開關信号。
還有(yǒu)适合于廢污水排(pai)放的明渠用潛水(shuǐ)式電磁流量傳😍感(gǎn)器。
6.多種電極表面(mian)異物消除裝置。電(dian)磁流量計雖适用(yòng)于漿液和廢污水(shui),然而電極上沉積(ji)過多污物或結垢(gòu)還😘是要影響使用(yòng)。采用将傳感器拆(chāi)下管道清洗👨‍❤️‍👨,對用(yòng)戶來說是☀️很不方(fang)便。爲此發展帶有(you)定期手動或電機(jī)帶動刮闆的電極(jí),以清🈲除電極表面(mian)沉積物或結垢層(céng),裝有超聲波換能(néng)器的電極,以擊碎(suì)電極👉表面的結垢(gou)層;有用兩電極間(jian)通低電壓大電流(liu)以焚燒積聚于電(diàn)極表面的🤞油脂;有(you)不🥰停流外插式可(ke)換電極等。以上這(zhè)些措施都是爲了(le)克服應用上的障(zhàng)礙,以擴大使用場(chang)所。
7.性能優異的陶(tao)瓷襯裏。過去聚四(sì)氟乙烯塑料是傳(chuán)感器襯裏材料中(zhōng)耐腐蝕性最爲優(you)異的品種,然而附(fu)磨性不好,而且由(you)于是貼附在測量(liang)管内壁,不能用于(yú)負壓管道,此外在(zai)🏃🏻電極引出處易産(chan)生液體外漏故障(zhàng)。現在國外普遍采(cǎi)用可♊注塑改性氟(fú)塑料,在💋側量管上(shàng)開雞尾形槽等以(yǐ)增強注塑附着性(xìng),有些工廠還在注(zhù)😄塑層中嵌進金屬(shu)網成有孔金屬薄(bao)闆進一步增加強(qiáng)度。但它們的耐磨(mo)性較差,不适宜用(yòng)于礦漿液。國内外(wài)用得較普追的聚(jù)氨酣橡膠有極好(hao)的耐磨性,然而耐(nai)腳蝕性較差,不适(shi)用于濕法冶煉中(zhōng)帶強腐劑的礦漿(jiāng)液✏️。近年國外開發(fā)出一種具有耐磨(mó)性和耐腐蝕性都(dou)🈲非常優異的三氧(yǎng)化二鋁‼️陶瓷襯裏(li),白金電極燒結在(zai)陶瓷💔襯裏内,密封(feng)性可靠。這是目🌏前(qián)電班流量傳感器(qi)中能耐最嚴酷條(tiao)件(腐蝕性、磨耗性(xing)♉)的襯裏材料。
三、應(ying)用多樣化
　　現在電(diàn)磁流量計除了管(guǎn)道連接式傳感器(qi)外,已發✌️展了插入(rù)式和潛水式傳感(gǎn)器,應用領域已不(bu)再局✌️限于🌍封閉♍管(guǎn)道而有所擴大,如(rú)敞開非滿管管道(dao)和明渠等。
1.側下水(shui)道排水流量。2025年12月(yuè)我國公布了《水污(wu)染防治法熟🌍規🔞定(ding)污水排放單位要(yao)申報排污物的種(zhong)類,數量和濃度,這(zhè)樣就需✍️要測量污(wū)水排放墾。蔔水道(dao)排水是利用管道(dào)坡度的自然流,不(bu)能以⛷️通常工業用(yòng)封閉管道電磁流(liú)量傳感器安裝方(fang)式應用于蔔水❄️道(dào)。可以采用小于下(xià)水道管徑,按正常(chang)最大排水量🤞選定(dìng)合适口徑✌️的傳感(gǎn)器,如圖5所示安裝(zhuang)在陰井内。陰井置(zhi)有三室,傳感器裝(zhuāng)✂️在中間一室,位置(zhi)低于下水道。排水(shuǐ)從進水管🏃🏻了進入(ru),水位積聚到其标(biao)高超過出水口标(biao)高時,水就排放出(chū)去,儀表就能測量(liang)其流量。當遇到暴(bao)雨時,水流🚶來不及(ji)按箭頭A`所示方向(xiang)❗經傳感器排放,進(jìn)口室水🤩位上開,便(biàn)按箭頭6所示方向(xiang)經洩洪管排出。

2.測明渠流(liu)最。用電磁流量計(ji)測明渠流量有兩(liǎng)種方式,一種是💰在(zai)明渠适當位置裝(zhuang)插入式傳感器,測(ce)得流過傳感器的(de)局部流量(折算成(cheng)流速),再用液位計(ji)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測得随🌏着流量大(da)小而🔴變的液位高(gāo)度,求得流通面積(jī),流速乘以面積和(hé)一定的系數,即可(ke)得明渠的流👨‍❤️‍👨量;另(ling)一種是以擋闆等(děng)在明渠中間截流(liu),在擋闆上裝潛水(shui)式傳感器,摧流通(tong)過傳感器便可測(cè)得流量。兩種方法(fa)相比,前者的優點(dian)是不會擡高明渠(qu)水位,但要與液位(wèi)雲十配🤞合運算比(bi)較複雜🚶,後者的優(yōu)點是比較簡單的(de),但要擡高擋闆前(qián)明渠液位0.2~0.5m。
四、新技(jì)術動态
　　 導電管壁(bi)電磁流量計 傳統(tǒng)電磁流量傳感器(qi)側量管内壁應該(gāi)是非導電的,防止(zhi)💋所産生的感應電(dian)勢即流量信号短(duan)路,所以金屬測量(liàng)管内壁都襯以絕(jué)緣層。
　　通過加上與(yu)液體流速成正比(bǐ)的電流形成一種(zhong)管壁電🏃位分布,且(qiě)使管壁電位分布(bù)與流體中的流量(liàng)⛹🏻‍♀️感應㊙️電位🧑🏽‍🤝‍🧑🏻幾乎一(yi)緻。這樣,流體與管(guan)壁交界處就無電(dian)流通🍉過,從而使物(wu)出信号與普通流(liu)㊙️量計的情況👈相同(tóng)。

　　圖6(a)所示(shi)是無襯裏電磁流(liú)量計研究模型的(de)流量檢側部✉️分;圖(tu)🐉6(b)是測量原理和電(diàn)路方框圖。液體在(zai)磁場B下流過,在信(xìn)号電極産生電壓(ya)VI,伺服放大器對應(ying)于v、通過電流電極(jí)在側量管内流過(guò)電流,在管壁内形(xíng)成VZ,其值由電位電(diàn)極檢測出來。爲使(shǐ)V、和VZ平衡,組成伺服(fu)系統,測出信号電(diàn)極間電壓即流量(liàng)信号。模型儀❄️表采(cǎi)用低頻(50/16Hz)等幅矩形(xing)波電流來激勵磁(ci)場,其餘電路和常(cháng)規低頻激磁電磁(ci)💘流量計的電路幾(jǐ)乎相等🙇🏻,包括差分(fen)放大器,采樣定時(shi)直流恒流電源等(deng)。?

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