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電磁流量計工作原理作用,智能電磁流量計結...

發布時間:2018-12-28  來源:福建閥門  編輯:標光閥門

電磁流量計工作原理作用,智能電磁流量計結構示意圖【知名廠家】

     電磁流量計(Eletromagnetic Flowmeters,簡稱EMF)是20世紀50~60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的,用來測量導電液體體積流量的儀表。由于其獨特的優點,電磁流量計目前已廣泛地被應用于工業過程中各種導電液體的流量測量,如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質;電磁流量計各種漿液流量測量,形成了獨特的應用領域。
    在結構上,電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器安裝在工業過程管道上,它的作用是將流進管道內的液體體積流量值線性地變換成感生電勢信號,并通過傳輸線將此信號送到轉換器。轉換器安裝在離傳感器不太遠的地方,它將傳感器送來的流量信號進行放大,并轉換成流量信號成正比的標準電信號輸出,以進行顯示,累積和調節控制。
電磁流量計結構圖 
電磁流量計的基本原理
(一)測量原理
    根據法拉第電磁感應定律,當一導體在磁場中運動切割磁力線時,在導體的兩端即產生感生電勢e,其方向由右手定則確定,其大小與磁場的磁感應強度B,導體在磁場內的長度L及導體的運動速度u成正比,如果B, L,u三者互相垂直,則
e=Blu       (3-35)
與此相仿.在磁感應強度為B的均勻磁場中,垂直于磁場方向放一個內徑為D的不導磁管道,當導電液體在管道中以流速u流動時,導電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極(圖3—17)則可以證明,只要管道內流速分布為軸對稱分布,兩電極之間也特產生感生電動勢:
e=BD        (3-36)
式中,為管道截面上的平均流速.由此可得管道的體積流量為:
qv=πDUˉ=   (3-37)
由上式可見,體積流量qv與感應電動勢e和測量管內徑D成線性關系,與磁場的磁感應強度B成反比,與其它物理參數無關.這就是電磁流量計的測量原理.
需要說明的是,要使式(3—37)嚴格成立,必須使測量條件滿足下列假定:
①磁場是均勻分布的恒定磁場;
②被測流體的流速軸對稱分布;
③被測液體是非磁性的;
④被測液體的電導率均勻且各向同性。
圖3-17電磁流量計原理簡圖
電磁流量計工作原理圖 
1-磁極;2-電極;3-管道
(二)勵磁方式
    勵磁方式即產生磁場的方式.由前述可知,為使式(3—37)嚴格成立,第一個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場.為此,就需要選擇一種合適的勵磁方式。目前,一般有三種勵碰方式,即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁.現分別予以介紹.
1.直流勵磁
    直流勵磁方式用直流電產生磁場或采用永久磁鐵,它能產生一個恒定的均勻磁場.這種直流勵磁變送器的大優點是受交流電磁場干擾影響很小,因而可以忽略液體中的自感現象的影響.但是,使用直流磁場易使通過測量管道的電解質液體被極化,即電解質在電場中被電解,產生正負離子.在電場力的作用下,負離子跑向正極,正離子跑向負極.如圖3—18所示.這樣,將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍,嚴重影響電磁流量計的正常工作.所以,直流勵磁一般只用于測量非電解質液體,如液態金屬等.
圖3-18直流勵磁方式
電磁流量計直流勵磁方式 
2.交流勵磁
    目前,工業上使用的電磁流量計,大都采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式,即它的磁場是由正弦交變電流產生的,所以產生的磁場也是一個交變磁場.交變磁場變送器的主要優點是消除了電極表面的極化于擾.另外,由于磁場是交變的,所以輸出信號也是交變信號,放大和轉換低電平的交流信號要比直流信號容易得多. 
如果交流磁場的磁感應強度為
B=Bm sint             (3-38)
則電極上產生的感生電動勢為
e=Bm Dsint            (3-39)
被測體積流量為
qv= D                  (3-40)
式中Bm――磁場磁感應強度的大值;
――勵磁電流的角頻率,=2f;
t――時間;
f――電源頻率.
由式(3-40)可知,當測量管內徑D不變,磁感應強度Bm為一定值時,兩電極上輸出的感生電動勢e與流量qv成正比.這就是交流磁場電磁流量變送器的基本工作原理.
    值得注意的是,用交流磁場會帶來一系列的電磁干擾問題.例如正交干擾.同相干擾等,這些干擾信號與有用的流量信號混雜在一起.因此,如何正確區分流量信號與干擾信號,并如何有效地抑制和排除各種干擾信號,就成為交流勵磁電磁流量計研制的重要課題。
3.低頻方波勵磁
    直流勵磁方式和交流勵滋方式各有優缺點,為了充分發揮它們的優點,盡量避免它們的缺點,70年代以來,人們開始采用低頻方波勵磁方式.它的勵磁電流波形如圖3—19所示,其頻率通常為工頻的1/4-l/10.
圖3-19方波勵磁電流波形
電磁流量計方波勵磁電流波形 
    從圖3-19可見,在半個周期內,磁場是恒穩的直流磁場,它具有直流勵磁的特點,受電磁干擾影響很?。畯恼麄€時間過程看,方波信號又是一個交變的信號,所以它能克服直流勵滋易產生的極化現象.因此,低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式,目前已在電磁流量計上廣泛的應用.概括一下,電磁流量計具有如下幾個優點:
①電磁流量計能避免交流磁場的正交電磁干擾;
②電磁流量計消除由分布電容引起的工頻干擾;
③電磁流量計抑制交流磁場在管壁和流體內部引起的電渦流;
④電磁流量計排除直流勵磁的極化現象.

解剖智能電磁流量計的結構及每個部件的作用
  智能電磁流量計作為一種在工業生產中用于管道液體流量測量儀表,其優越的方便性和穩定性得到用戶的廣泛接受,現已成為使用量特別巨大的流量測量計之一。我們知道,用于流量測量的儀表類型有很多種,每一種流量計工作時所遵循的原理和技術也不盡相同,智能電磁流量計也一樣,要使其能夠發揮其穩定的性能,得到生產中所需要的測量數據,需要滿足儀表正常工作基本條件,當然理想的測量環境只能在實驗室得到,現場安裝和測量時,工狀條件各不一樣,其對于測量結果的影響差異也很不一樣。因此,我們就需要對于設備的結構和工作情況了解越深入和詳細,對于測量工作的才能做得越好。
  無論哪一種類型的管道測量的儀表,其對于管道和安裝的基本的要求是保證液體介質的滿管狀態,配合滿管狀態的安裝要求是一定要將電磁流量計安裝在管路的低點或者管路的垂直段。對直管段要求是前5D后3D,這樣才能保證電磁流量計的使用和對精度的要求。
   智能電磁流量計的結構主要包括以下幾個部件:轉換器、磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和等部分組成,儀表就是通過這幾個部件完美的配合而成為一完整的測量系統。流量儀表看起來簡單,實際涉及到的東西并不簡單,我們要完全掌握這方面的知識那也并不容易事,因此作為一個儀表從業者,我們要從產品工作原理和組成結構循序漸時,一點一滴積累這方面知識,終當面對出現的各種問題和難題時,才會從容不迫地加以解決。以下則是本文對于電磁流量計各個組成部份的逐一介紹:
電磁流量計
   智能電磁流量計轉換器作用:此部件是流量儀表的核心部件,所以的數值都是由它來完成,由液體流動產生的感應電勢信號十分微弱,受各種干擾因素的影響很大,就是將感應電勢信號放大并轉換成統一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務是把電極檢測到的感應電勢信號Ex經放大轉換成統一的標準直流信號,它通過將信號處理轉換成我們需要瞬時和累積流量數據
智能電磁流量計磁路系統作用:是產生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用磁鐵來實現,其優點是結構比較簡單,受交流磁場的干擾較小,但它易使通過測量導管內的電解質液體極化,使正電極被負離子包圍,負電極被正離子包圍,即電極的極化現象,并導致兩電極之產蝗內阻增大,因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時,磁鐵相應也很大,笨重且不經濟,所以電磁流量計一般采用交變磁場,且是50HZ工頻電源激勵產生的。智能電磁流量計主要部件介紹 
智能電磁流量計測量導管作用:它是儀表的一個外圍部件,它的材質選擇也會對信號產生不同影響,是讓被測導電性液體通過。為了使磁力線通過測量導管時磁通量被分流或短路,測量導管必須采用不導磁、低導電率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成,可選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。所以我們要根據不同介質,不同壓力,不同腐蝕性來選擇不同材質?!?
智能電磁流量計電極作用:此部件由于直接與介質接觸,因此它的材質需要能滿足介質測量要求,通過無腐蝕性介質選擇不狙鋼材質,其它的腐蝕性介紹,我們需要來選擇鉭,HC,HB,鈦或鉑,電極是引出和被測量成正比的感應電勢信號。電極一般用非導磁的不銹鋼制成,且被要求與襯里齊平,以便流體通過時不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度?!?
智能電磁流量計襯里作用:襯里主要有四氟和橡膠2種,腐蝕性介質通常選擇四氟,襯里在測量導管的內側及法蘭密封面上,有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體,是增加測量導管的耐腐蝕性,防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
智能電磁流量計的安裝時須注意接地環的作用:智能電磁流量計的感應信號電壓很小,容易受噪聲的影響,因此流量計必須良好接地,都配有接地環,其作用是通過與液體接觸,建立液體接地,并且保護內襯,只有這樣才能保證傳感器的基準電位、轉換器/放大器的基準電位都與被測液體電位相同,也與地電位相同,減少噪聲對測量結果的影響。智能電磁流量計一定要單獨接地,因為若與其他儀表或電氣裝置共同接地,接地線中的漏電流對測量信號將產生串模干擾,嚴重時流量計將無法工作。另外,接地點應遠離大型用電器,避免地電流串入流量計,造成干擾源。
其他須關注的環節:
在安裝過程中還應注意:焊接時千萬不可碰傷流量計里面的電極和橡膠襯里(電極一般為兩粒白色金屬點),安裝流量計時,法蘭之間應加橡膠墊圈,以防漏水。陰雨天應避免室外接線。為了使現場使用的流量儀表獲得與實流校驗相同的精度,一定要滿足規定的流動條件。電磁流量計工作時要求上游流體均勻流動,下游配管件的擾動不會上溯影響測量值,即要求一定長度上下游直管段。



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