一、概述(shù):
　　電磁流量計 是60年(nian)代起發展起來的(de).應用法拉第電磁(cí)感應原理制🌈成的(de),測量導電介質體(tǐ)積流量的新型感(gǎn)應式流量測量儀(yí)🏃‍♂️表.由傳感器(變送(sòng)器)和轉換器兩部(bù)分組成。
(一)電磁流(liú)量計具有以下特(te)點
1、它的傳感器結(jié)構簡單、可靠.無可(ke)動部件和節流部(bu)件🌍,因📞而,當流體通(tong)過時不會引起任(rèn)何附加的壓力損(sǔn)失.無磨損、堵塞等(děng)❤️現象🈲.由于它結構(gòu).上無運動部件.故(gù)可通過附上耐腐(fǔ)蝕絕緣村裏和選(xuǎn)擇耐腐材料制成(cheng)電✏️極,具有很好的(de)耐腐蝕性能.故而(ér).工作壽🐕命長。
2、它是(shì)一種體積流量測(ce)量儀表,故不受被(bei)測介質的溫度、粘(zhān)㊙️度、密度以及一-定(ding)範圍内電導率的(de)影響。
3、電磁流量計(ji)的量程範圍極寬(kuān),同一台電磁流量(liàng)計的量程㊙️比可達(da)1 : 100。
4、電磁流量計隻與(yu)被測介質的平均(jun)流速成正比。而與(yǔ)♈軸對稱分布下的(de)流動狀态(層流或(huo)紊流)無關。
5、電磁流(liu)量計反應靈敏、線(xian)性好.可以測量瞬(shun)時脈動流量🈲可⁉️就(jiù)♌地顯示或遠距離(lí)傳送.也可與單元(yuán)組合儀表.計算機(ji)配套組成。(各種自(zi)動檢測、調節系統(tǒng)和程控系統。)
電磁(ci)流量計也有一些(xie)不足之處.主要是(shi):
1、它隻能測量具有(yǒu)一定導電性的液(yè)體。
2、它要求被測介(jie)質具有一定範圍(wéi)的電導率，10-1~10-5s/cm之間.相(xiang)當于蒸🚩餾水的電(diàn)導率。
3、不能測量高(gao)溫高壓流體(測量(liang)管的絕緣襯裏材(cai)料受溫度🐉的限制(zhì)造成)。
4、 受流速分布(bu)影響.其前後須有(you)一定的直管段。
5、易(yì)受外界電磁幹擾(rao)。
(二)基本原理
　　在磁(ci)感應強度爲B的均(jun1)勻磁場中.垂直于(yú)磁場方向⭐放一個(gè)内徑爲D的不導磁(cí)管道.當導電液體(ti)在管道中以流速(sù)V流動時.導電流體(ti).切割磁力線,若在(zài)管道👅截面上垂直(zhi)于磁場的直徑兩(liǎng)端安裝一對電極(ji),隻要管道内流速(su)分布爲軸對稱.則(zé)兩電極之間将産(chǎn)生感生電動勢e.根(gēn)據法拉第電磁感(gǎn)應原理。

兩式中:
e一(yi)感應 電動勢伏特(te)
B一磁感應強度韋(wei)伯/米“
D一管道内徑(jing)米
`U一流體平均流(liú)速米/秒
Qr一流體體(tǐ)積流量立方米/小(xiǎo)時
要使式2嚴格成(cheng)立。必須使測量條(tiáo)件滿足
(1)磁場是均(jun1)勻分布的恒定磁(cí)場
(2)被測流體的流(liu)速爲軸對稱分布(bu)
(3)被測液體是非磁(ci)性.電導率均勻且(qiě)各
向同性。
(三)電磁(cí)流量計系統
1、基本(ben)系統:由傳感器和(hé)轉換器組成.僅完(wán)成流量的檢測.顯(xiǎn)示如圖a:

2、擴展系統(tong):基本系統加流量(liang)積算器組成,除基(ji)本功能👉外,還💃具有(yǒu)累積流量的功能(neng),并可配置停電計(ji)時器,以修正系統(tǒng)停電時被漏計的(de)排放流量,加圖b;

3、智(zhi)能型系統:由基本(ben)系統和流量計算(suàn)機組成.具有顯示(shì)瞬時流量累積流(liú)量,日期和時詢的(de)功能.具有開方比(bi)例積算🌏器和定值(zhi)輸出等功能,并可(ke)完成打👌印、通訊和(hé)聯網.如圖c:

二、基本(ben)系統簡介
(一)轉換(huàn)器
1、轉換器工作原(yuan)理
　　傳感器輸出一(yi)個毫伏級的微弱(ruò)信号,經轉換器将(jiang)信号放♉大,變成标(biao)準的信号輸出(傳(chuán)感器等效一高内(nei)阻的信号源)。
轉換(huan)器原理框圖如圖(tu)1所示.它接受來自(zì)傳感器的信号,經(jing)中間級放大.剔除(chu)無關信号,檢出有(yǒu)用信号⭐,再經❌整流(liu)放大,變成單流量(liang)成比例的電壓信(xìn)号。最後将流量信(xìn)号💞變成标準的信(xin)号形式。

　　轉換器中的信(xìn)号發生器能産生(shēng)工頻八分頻的方(fāng)波.此信号💚激🆚勵勵(li)磁驅動器,向傳感(gǎn)器輸出同頻率的(de)勵磁電🌈流.信👅号發(fā)🤞生器也産生抗幹(gan)擾級的同步⛷️控制(zhì)信😘号。
2、性能
電磁流(liú)量轉換器具有:
(l)穩(wen)定地進行線性放(fàng)大。
(2)能夠分辯和抑(yi)制各種幹擾信号(hao)
(3)具有足夠高的輸(shū)入阻抗
(4)能夠消除(chú)電源電壓和頻率(lü)波動的影響
(二)傳(chuán)感器
1、基本組成
　　電(dian)磁流量計的廣泛(fàn)應用,使傳感器派(pai)生出各種形式,目(mu)前常用的有:管道(dào)式、潛水式、播入式(shi)三種,傳感器也稱(cheng)電磁流量變送器(qi)🐇,傳感器通常包含(hán)以下四部分。
(l)用于(yu)引導液流和測量(liang)的導管,也即測量(liàng)管。
(2)由勵磁線圈和(he)磁扼組成的勵磁(ci)系統,用來産生工(gōng)🎯作🥵磁場。
(3)流量信号(hao)檢測部分,包括電(dian)極、信号引線、接線(xiàn)盒。
　　傳感器(變送器(qì))的電極安裝在與(yu)磁場垂直的測量(liàng)管的兩側✔️管壁上(shàng).它的作用是把被(bèi)測介質切割磁力(li)線所産生的流量(liàng)信号引出(其材料(liao)必須是非磁性導(dǎo)電材料)。
(4)幹擾調整(zheng)機構
幹擾調整機(ji)構實際上是一個(gè)“變壓器調零”裝置(zhì),是爲了抑制㊙️由💃🏻于(yu)“變壓器效應”而産(chǎn)生正交幹擾的一(yi)種方法。
(5)起隔離和(hé)保護傳感器内部(bu)結構作用.的外殼(ke)
2、三種形式
(1) 管道式(shi)電磁流量計 :爲标(biao)準流量計,通過法(fǎ)蘭接入輸送液流(liú)的管道來測量液(yè)📱體流量。
(2)潛水式電(diàn)磁流量計:是一種(zhong)密封的電磁流量(liang)計,可🎯潛入明渠💋或(huò)暗溝中,測量液體(ti)流量。
(3) 插入式電磁(cí)流量計 :是将流量(liàng)計的勵磁部分電(dian)極小型化.取消傳(chuán)感器外殼.通過管(guan)😄柱将敏感電極插(cha)入大型管道中.并(bìng)支承在管道的管(guǎn)壁上,以此來測量(liàng)管道中的體積流(liú)㊙️量,這種💯流量計結(jié)構簡單.以小巧的(de)結構來測量大管(guǎn)道中的流量.經濟(ji)實用。可在管道不(bu)停供液流的🚶‍♀️情況(kuàng)下安裝㊙️與維修。
3、傳(chuán)感器對被測介質(zhì)的要求:
　　被測介質(zhi)的電導率過高或(huo)過低都會影響流(liu)量測量的🛀精度一(yi)般要求電導率域(yù)10-1~10-5Sc/m之間,即可得到滿(man)意☎️的測🏒量結果。
三(sān)、電磁流量計的選(xuǎn)用型與安裝
(一)選(xuǎn)用
　　電磁流量計的(de)選用,主要是變送(song)器(傳感器)的正确(què)選用,而轉換器隻(zhī)需與之配套即可(kě)。
1、口徑與量程的選(xuan)擇
　　變送器的量程(cheng)可以根據兩條原(yuán)則選拔:一是儀表(biǎo)滿量程☔大🛀于✂️預計(ji)的最大流量值;二(er)是正常流量大于(yú)儀表滿量程的50%,以(yi)✊保證一定的測量(liàng)精度。
　　口徑通常選(xuǎn)用與管道系統相(xiang)同的口徑(但也可(ke)以利⭕用異徑管,選(xuan)擇小于管道系統(tǒng)的口徑),對管道有(you)⛹🏻‍♀️待設🈚計的㊙️,根據㊙️流(liu)量範圍😘來選擇.對(duì)電磁流量計,流體(ti)流速♊選在0.5~10m/S一🐪般選(xuan)在💜0.8~4ms/爲宜·确定後,根(gen)據vQ=π/4D2`U場來确定🌈變送(song)器口徑。
2、溫度和壓(yā)力的選擇
　　電磁流(liú)量計對能測量的(de)流體壓力與溫度(dù)有一定限制🐕,一📐般(ban)情況下:
小于?50mm口徑(jing)時工作壓力爲1.6MPa左(zuo)右
?80~900mm口徑工作壓力(lì)爲1MPa左右
大小?1000mm口徑(jing)工作壓力爲.06MPa左右(yòu)
對于特殊要求,可(kě)與廠家要求特殊(shū)處理。
　　工作溫度取(qǔ)決于襯裏材料一(yi)般爲5~70℃,經特殊處理(lǐ)的變送器允許被(bei)測介質溫度可達(da)-40℃~130℃。
3、内襯材料與電極(jí)材料的選擇
應根(gen)據具體測量的介(jie)質.加以慎重地選(xuan)擇。
(二)安裝的要求(qiú)
　　要保證電磁流量(liang)計的測量精度,正(zheng)确的安裝是很📱重(zhòng)要的。
(l)變送器應安(an)裝在室内幹燥通(tong)風處·避免安裝在(zai)環境溫⭕度過高的(de)地方,不應受強烈(lie)振動.盡量避開具(ju)有強烈磁場的設(shè)備.如大電機、變壓(yā)器等,避免安裝在(zai)有腐蝕性氣體的(de)場合.安裝㊙️地點便(bian)于檢修.這是保證(zhèng)變送☔器正常i省🚩行(háng)的環境條件。
(2)爲了(le)保證變送器測量(liang)管内充滿被測介(jiè)質,變送器☀️最好垂(chuí)直安🐪裝,流向自下(xia)而上。尤其是對于(yu)液固兩相流,必須(xū)垂直安裝❤️,一則可(ke)以防被測介質相(xiang)分離♉,二則使變送(song)器測量管四周的(de)襯裏磨損比較均(jun1)勻。若現場隻允許(xu)水平安裝,則必須(xū)保證兩電極在同(tong)一水平面。在水平(ping)的管道上應避免(miǎn)将變送器安裝🔴在(zài)管道的底部以防(fáng)止沉澱,或🐕安裝在(zài)可能不能充滿介(jiè)質管❄️道的頂部、以(yi)防止空氣泡。
(3)變送(sòng)器兩端應裝閥門(men)和旁路。
(4)電磁流量(liang)變送器的電極所(suo)測出的幾毫伏交(jiao)流電勢,是♈以變💯送(sòng)器内液體電位爲(wèi)基礎的。爲了使液(yè)體電位穩定🥵并使(shi)🔞變送器與🌈流體保(bǎo)持等電位,以保證(zhèng)穩定地進行測量(liang),變送器外殼與金(jin)屬🛀🏻管兩端應有良(liáng)好的接地,轉換器(qì)🌏外殼也應接地,接(jie)地電阻不能大于(yu)IOn,不能與♌其它電器(qì)設備的接地線共(gòng)用,如果不能保證(zheng)變送☀️器外殼與金(jin)屬管道良好接觸(chu),應用金屬導線将(jiang)它們連接起來,再(zài)可靠接地。
(5)爲了避(bi)免幹擾信号,變送(sòng)器和轉換器之間(jian)的信号必須用屏(píng)蔽導線傳輸,不允(yun)許把信号電纜和(hé)電源線平行放🥵在(zai)同一電纜鋼管内(nei),信号電纜長度一(yi)般不得超30m。
(6)轉換器(qì)安裝地點應避免(mian)交、直流強磁場和(hé)振動,環境溫🐆度爲(wei)♌-20℃~50℃,不含有腐蝕氣體(tǐ),相對濕度不大于(yú)80%。
(7)爲了避免流速分(fèn)布對測量的影響(xiǎng),流量調節閥應設(shè)置在變送器下遊(yóu).對于小口徑的變(biàn)送器來說.因爲從(cong)🌏電極💜中心♌到流量(liang)計進口端的距離(lí)已相當于好幾倍(bei)直徑D的長度,所以(yǐ)對上遊直管可以(yǐ)不做規定,但對口(kǒu)徑較大的流量計(jì).一般上遊應🔴有SD以(yi)上的直管段.下遊(yóu)應有3D以上直管段(duàn)要求。
(8)當管道與變(bian)送器的.口徑不一(yi)緻時.通常在變送(song)器兩端❄️安裝三斬(zhan)擴管和三斬縮管(guan),然後與工藝管道(dào)連接💁.在一㊙️般情況(kuang)下,變送⁉️器的口徑(jìng)小于管道口徑,安(an)裝的三斬縮管其(qi)圓園錐角📐不應大(da)于15度。
四、電磁流量(liàng)計的主要誤差來(lai)源及
防範的初步(bu)分析
(一)非軸對稱(cheng)流動引起的誤差(chà)。
　　對電磁流量計,隻(zhī)要管内流速爲軸(zhóu)對稱分布,則電極(jí)上産生的感應電(dian)動勢e與流動狀态(tài)無關,僅與流體的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼平均流速成正🌈比(bi),流速的軸對稱分(fèn)布,是滿足其正常(chang)工作的基本條件(jiàn)之一。一旦破⛱️壞了(le)流體流速的軸對(duì)稱,由于每個流體(ti)質點相對于電極(jí)的幾💞何位置不同(tong),愈靠近電極⛷️的質(zhi)點對e的貢獻越大(dà),靠近電極的流速(sù)越大.對e的貢獻也(ye)越大,而電極上得(dé)到的感生🔴電動勢(shì)e是測量💰管内所有(you)液體共同貢獻的(de)結果。所以.如果電(diàn)極附近的流速非(fei)軸對稱的偏大,測(cè)得的信号就比實(shi)際流量值大;反之(zhi),電極附近👣的流速(su)非軸對稱😘的偏小(xiao),測得的流量值也(ye)就偏小🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,由上分析(xī),必須保持流速的(de)軸對稱。
　　由于流速(sù)分布和渦流的影(ying)響,上遊直管段應(yīng)有一定🔞的🈲長度🛀🏻,按(an)附加誤差可影響(xiǎng)流量精度(約0.5%)的原(yuán)則,上遊⚽直管段應(yīng)爲SD以上.下遊直段(duan)長度應在3D以上。
(二(er))電導率對測量誤(wù)差的影響
　　電磁流(liu)量計對被測介質(zhì)的電導率有一定(ding)的要求範圍,一般(bān)爲10-5~10-1sc/m,但目前,電磁流(liu)量計轉換器的輸(shū)入阻💯抗已有所提(ti)高.對于電導⛱️率的(de)下限要求有所下(xià)降。
　　電磁流量計不(bú)适用電導率很低(di)的介質的原因,在(zai)🈲于傳感器與轉換(huàn)器的阻抗匹配。對(duì)于傳感器的輸💛出(chū),用圖2的等效👄電路(lù)😍表示:e—流量電勢信(xin)号.R2—轉換器輸入阻(zu)抗。

　　一般轉換器輸(shū)入阻抗RL爲100~200Ω,由上可(kě)知,變送器(傳感器(qì))的内阻r≤100~200kΩ。,由此,推導(dao)一下電導率的要(yào)求。
　　由理論分析可(ke)知,變送器的輸出(chu)阻抗決定了轉換(huàn)器所需的輸入阻(zǔ)抗.而變送器的輸(shū)出阻抗可以認爲(wei)由🏃‍♂️被測介質的電(diàn)導率和電極大小(xiǎo),所支配.其關系爲(wei):

此時,變換器的輸(shu)入阻抗應是100~400MΩ左右(you)。
　　以上推異可知,電(diàn)極直徑越小,轉換(huàn)器的輸入阻抗⛹🏻‍♀️RL越(yuè)高,就越不易受變(biàn)送器(傳感器)内阻(zǔ)r變化的影響,可測(cè)介質✉️的電導率σ也(ye)可以降得越低,擴(kuo)大了它的應用範(fan)💋圍。
　　需要說明是,被(bèi)測介質的電導率(lü)太大也是不允許(xǔ),從理🈲論分🏃‍♂️析和實(shí)驗可知,當電導率(lǜ)超過10-1(s/cm)左右時,就🔅會(hui)降低流量信号.改(gǎi)變指标值。即指示(shi)流量值小于✨實際(ji)流量值。
(三)傳感器(qì)勵磁方式的選擇(zé)
　　目前的傳感器大(da)都采角了恒定電(diàn)流的低頻方波勵(li)磁方👨‍❤️‍👨式,用開關回(hui)路把直流恒流回(hui)路的輸出電流周(zhou)期性💃🏻地交換其極(jí)性,使之産生方波(bo)勵磁電流👉,勵磁電(diàn)流的極性轉換周(zhou)期可選爲工業交(jiāo)流電源周期的偶(ou)數倍,如此一來,即(ji)可👨‍❤️‍👨消除工業頻率(lü)的噪聲影響,又排(pái)除了交流磁🧑🏾‍🤝‍🧑🏼場的(de)電渦流.直流磁場(chang)的極化幹擾,使轉(zhuan)換器的精度達到(dào)0.5%以上。
(四)電極表面(miàn)的污染.
　　在測量有(yǒu)附着沉澱物的流(liu)體時，電極表面将(jiang)受到污☔染,常常易(yi)引起零點變動.零(líng)點變化和電極污(wu)染程度兩者之間(jian)❌的關系較複雜。但(dàn)可以說.電極直徑(jing)越小,所受影響越(yue)小。這一點在使用(yong)中,值得注意。
(五)流(liú)速的影響
　　電磁流(liú)量計其測量結果(guo)與被測流體的平(ping)均流速成正比.它(tā)屬于速度式測量(liàng)儀表。

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