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宿遷電磁流量計(jì)

1、電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)基本原理：

    電磁流量計(jì)是通過(guò)利用法拉第電磁感應(yīng)定律設(shè)計(jì), 圖1為電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖, 管內(nèi)為導(dǎo)電性流體, 勵(lì)磁線圈為閉合回路, 依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論, 產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。

2、防爆電路設(shè)計(jì)：

    依據(jù)釋放源存在部位、釋放數(shù)量、擴(kuò)散情況和通風(fēng)情況等條件, 爆炸場(chǎng)所可分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū), 對(duì)于礦用產(chǎn)品, 可以用于0區(qū)的產(chǎn)品防爆類(lèi)型只有本質(zhì)安全性, 對(duì)于用于0區(qū)的防爆電磁流量計(jì), 防爆性能至關(guān)重要。

    本質(zhì)安全型電氣設(shè)備是指在正常運(yùn)行和規(guī)定的故障條件下, 所產(chǎn)生的火花或者熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備=, 本安電路設(shè)計(jì)時(shí)要從兩方面考慮, 一是對(duì)本安和非本安部件進(jìn)行隔離;二是能量限制。

    GB 3836.4—2010中要求的隔離包括爬電距離、電氣間隙和接地等要求, 比如在GB 3836.4—2010表5中, 依據(jù)電壓值來(lái)設(shè)計(jì)電氣間隙、爬電距離以及選擇合適的CTI值絕緣材料。能量限制主要涉及到元件額定值選擇, 依據(jù)GB 3836.4—2010, 電路分為電阻性電路、電感性電路和電容性電路, 如圖3所示。電磁流量計(jì)傳感器電氣部分由連個(gè)線圈組成, 包括電阻和電感, 依據(jù)GB3836.4—2010圖A1中, 根據(jù)電磁流量計(jì)防爆類(lèi)型和電源電壓, 確定小點(diǎn)燃電流, 比如設(shè)計(jì)工作電壓為18V的IIC類(lèi)本安電路, 點(diǎn)燃電流為0.66A, 此外, 要是電路考慮安全系數(shù), 若是安全系數(shù)為1.5, 則大電流應(yīng)小于0.44A。根據(jù)GB 3836.4—2010圖A6, 依據(jù)電壓和電流, 選擇合適電感值, 對(duì)于18V、0.44A的電感電路, 電感設(shè)計(jì)應(yīng)在0.8mH以下。

圖1電磁流量計(jì)電氣部分一

    為了無(wú)論電路在正常工作狀態(tài)還是故障狀態(tài), 使本安端有定壓和定流輸出特性, 如圖4所示。選擇合適二極管安全柵或者齊納安全柵, 若勵(lì)磁信號(hào)是周期性雙向電流, 可以選擇TVS管。

圖2 電磁流量計(jì)電氣部分二

3、勵(lì)磁線圈仿真

    利用COMSOL仿真軟件, 對(duì)彎圓形、彎菱形和馬鞍型線圈進(jìn)行仿真, 采用相同線圈材料材質(zhì)和相同用料量, 并在相同勵(lì)磁電流、勵(lì)磁頻率條件下, 比較勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的工作磁場(chǎng)強(qiáng)度分布情況。

    首先建立仿真幾何模型, 如圖5所示, 為彎圓形勵(lì)磁線圈模型, 進(jìn)行電特性、磁特性和邊界條件設(shè)置, 進(jìn)行網(wǎng)格分析劃分等步驟, 后仿真可得磁場(chǎng)分布情況, 圖6為磁力線分布, 圖7為磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。對(duì)于彎菱形和馬鞍型線圈采用相同步驟進(jìn)行仿真模擬, 如圖8所示, 為馬鞍型勵(lì)磁線圈。

圖3 彎圓形勵(lì)磁線圈幾何模型

圖4 X-Y面磁感應(yīng)強(qiáng)度分布

    通過(guò)模擬結(jié)果可以直觀得出相應(yīng)空間點(diǎn)和面的磁場(chǎng)大小、磁場(chǎng)對(duì)稱(chēng)情況, 為了更好比較不同幾何形態(tài)的磁場(chǎng)沿管中軸線方向、管軸線方向和整個(gè)區(qū)域內(nèi)的均勻度情況, 設(shè)定ε1、ε2、ε33個(gè)均勻度參數(shù), 表達(dá)式如下

    仿真結(jié)果表明, 三種形狀勵(lì)磁線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)系為:馬鞍形小、彎圓形大。均勻度分析表明, ε1:馬鞍形小, 彎菱形大;ε2:馬鞍形小, 彎菱形大;ε3:馬鞍形小, 彎菱形大。因此, 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大, 電極收到的信號(hào)越大, 所以彎圓形效果好;由于磁場(chǎng)均勻度越小, 表明越均勻, 渦電流損耗和磁場(chǎng)邊緣效應(yīng)越小, 為此, 馬鞍型勵(lì)磁線圈效果好。

4、艦船外殼鹽霧試驗(yàn)及防護(hù)：

    艦船用電磁流量計(jì)外殼材質(zhì)一般為鑄鐵、鑄鋼和不銹鋼, 海洋中鹽霧濃度高、海水飛沫多造成設(shè)備腐蝕嚴(yán)重, 鹽霧是由于氯化物的微小液滴懸浮于空氣中形成的, 鹽霧直接影響到設(shè)備的使用周期和可靠性, 因此, 流量計(jì)外殼應(yīng)進(jìn)行鹽霧試驗(yàn), 試驗(yàn)方法主要有戶(hù)外暴露試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室鹽霧箱模擬兩種, 使用標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 2423.17—2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Ka:鹽霧試驗(yàn)方法》和GB/T 2423.18—2000《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)試驗(yàn)Kb:鹽霧, 交變 溶液) 》。

5、結(jié)語(yǔ)：

    電磁流量計(jì)由于其使用環(huán)境特殊, 因此其防爆性能和勵(lì)磁系統(tǒng)研究至關(guān)重要, 本文對(duì)電磁流量計(jì)基本原理和防爆電路設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述, 并對(duì)不同形狀線圈感應(yīng)磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真模擬。

摘要：電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于艦船、化工、石油、水泥、醫(yī)藥等領(lǐng)域, 其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍大、精確度高等優(yōu)點(diǎn), 然而其使用場(chǎng)所環(huán)境惡劣, 為了保證其防爆性能以及降低能耗,費(fèi)希奧儀表在本文中介紹了電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)基本原理、防爆電路設(shè)計(jì)和艦船外殼鹽霧試驗(yàn)及防護(hù)方法, 并對(duì)勵(lì)磁線圈仿真, 該仿真可以作為勵(lì)磁系統(tǒng)研究的模型, 提高電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)效率。

0、引言：

    流量計(jì)是測(cè)量流體在一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)的體積或者質(zhì)量的儀器, 對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程非常關(guān)鍵。隨著技術(shù)快速發(fā)展, 流量計(jì)種類(lèi)越來(lái)越多, 比如電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)、熱式流量計(jì)以及震動(dòng)流量計(jì)等, 電磁流量計(jì)以其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、可靠性高、精度高等優(yōu)點(diǎn), 在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用比例占60%以上。然而, 由于在艦船中其經(jīng)常處于潮濕、腐蝕的使用環(huán)境, 為此電磁流量計(jì)的防爆性能設(shè)計(jì)和降低流量計(jì)電池耗能研究成為熱點(diǎn)。

    -Q = A * V

    其中

    Q =流體的流速

    A =管道的橫截面積/米

    V =流體的速度。

    可以觀察到，在差壓式流量計(jì)的情況下，流量與壓降的平方根成比例。另一方面，在速度型流量計(jì)的情況下，流速與流體的速度成正比。

    流量和速度之間的這種線性關(guān)系使速度型流量計(jì)能夠在很寬的范圍內(nèi)測(cè)量流量。根據(jù)用于測(cè)量流速的機(jī)構(gòu)類(lèi)型，有不同類(lèi)型的流量計(jì)屬于此類(lèi)別。

    在流體流動(dòng)中，如果產(chǎn)生一些障礙物，則形成渦流。形成的渦流的數(shù)量可以用于找出流體的速度，基于該速度可以計(jì)算實(shí)際流量。這些流量計(jì)的典型結(jié)構(gòu)包括阻塞流體流動(dòng)的阻塞物（稱(chēng)為粉碎棒）。由于這種阻礙，形成了渦流。在發(fā)射器和接收器換能器的幫助下測(cè)量形成的渦流數(shù)量。基于形成的渦流數(shù)計(jì)算實(shí)際流量。  

 磁流量計(jì)也是速度型流量計(jì)，符合法拉第定律。正如法拉第定律所述，當(dāng)導(dǎo)電物質(zhì)穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓。

    電磁流量計(jì)僅可用于測(cè)量導(dǎo)電流體。當(dāng)所有其他參數(shù)保持恒定時(shí)，所引起的電壓與流體流量成正比。根據(jù)感應(yīng)電壓，可以找出速度，這有助于計(jì)算流體的實(shí)際流量

    電磁流量計(jì)的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域是石油液體的下游應(yīng)用。在某些應(yīng)用中，他們正在取代正位移計(jì)。與正位移計(jì)不同，電磁流量計(jì)儀表除了管振動(dòng)外沒(méi)有活動(dòng)部件。雖然彎管儀表會(huì)引入一些壓降，但直管式儀表幾乎沒(méi)有壓降。直管式儀表在食品飲料和制藥行業(yè)的衛(wèi)生應(yīng)用中也表現(xiàn)良好。流體不會(huì)在直管儀表中積聚，因?yàn)樗袝r(shí)會(huì)在彎管儀表的彎曲表面上形成。

電磁流量計(jì)測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，分體式電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成，傳感器安裝在測(cè)量管道上，轉(zhuǎn)換器被安裝在離傳感器30米內(nèi)或100米內(nèi)的場(chǎng)合，兩者間由 屏蔽電纜 連接。分體式電磁流量計(jì)傳感器主要組成部分是：測(cè)量管、電極、勵(lì)磁線圈、鐵芯與磁軛殼體。主要用于測(cè)量封閉管道中的導(dǎo)電液體和漿液中的體積流量。如水、污水、泥漿、紙漿、各種酸、堿、鹽溶液、食品漿液等，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品、制藥、造紙等行業(yè)以及環(huán)保、市政管理，水利建設(shè)等領(lǐng)域測(cè)量高溫,高濕,不便觀察的環(huán)境。

二、產(chǎn)品特點(diǎn) 
1、適用于導(dǎo)電率大于5цs/cm導(dǎo)電流體的體積流量測(cè)量。 
2、測(cè)量管內(nèi)無(wú)活動(dòng)及阻流部件、壓力損失小 
3、具有不同材質(zhì)的襯里和電極有良好的防腐性能
4、不受介質(zhì)、密度、粘度、溫度、壓力和導(dǎo)電率的影響
5、低頻矩形波勵(lì)磁、不易受干擾性、能穩(wěn)定可靠
6、轉(zhuǎn)換器耗能低、安裝簡(jiǎn)單方便、用戶(hù)不需調(diào)試
 

三、技術(shù)參數(shù)：
精度等級(jí)：±0.5％、±1％
襯里材質(zhì)：聚氨脂、氯丁橡膠、聚四氟等
電極材質(zhì)：不銹鋼、哈氏合金、鈦、鉑銥合金等
連接方式：法蘭夾裝、法蘭連接等
介質(zhì)溫度：0℃～70℃、0℃～130℃（0℃～180℃）
公稱(chēng)壓力：1.0Mpa～32 Mpa
防護(hù)等級(jí)：IP65、IP68
防爆標(biāo)志：ExibBT4                                                 
工作電壓：220VAC、24VDC

宿遷電磁流量計(jì)

 在這種情況下，沒(méi)有用于將球推向彎曲方向的力。相反，它的運(yùn)動(dòng)似乎是從投球器的角度彎曲的，因?yàn)閰⒖伎蚣茉谇虻南路揭苿?dòng)。這就是電磁流量計(jì)力更恰當(dāng)?shù)胤Q(chēng)為電磁流量計(jì)效應(yīng)的原因。它指的是當(dāng)從該移動(dòng)物體的原點(diǎn)的角度觀察時(shí)，物體經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)參考系的運(yùn)動(dòng)的明顯效果。

電磁流量計(jì)如何實(shí)際工作

    電磁流量計(jì)不是采用旋轉(zhuǎn)參照系，而是基于流體通過(guò)振蕩管產(chǎn)生的慣性導(dǎo)致管與質(zhì)量流量成比例地扭轉(zhuǎn)的原理。許多電磁流量計(jì)儀表有兩個(gè)管。它們通過(guò)磁線圈彼此相對(duì)地振動(dòng)。磁鐵和線圈組件形式的傳感器安裝在兩個(gè)流管的入口和出口上。當(dāng)線圈移動(dòng)通過(guò)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，它們以正弦波的形式產(chǎn)生電壓。這些正弦波是測(cè)量質(zhì)量流量的關(guān)鍵。

    在無(wú)流動(dòng)條件下，入口和出口正弦波彼此同相。當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí)，管道與質(zhì)量流量成比例地扭曲。基于由兩個(gè)傳感器形成的正弦波中發(fā)生的相移（時(shí)間差），入口和出口傳感器檢測(cè)到這種扭曲的量。質(zhì)量流量來(lái)自入口和出口傳感器形成的正弦波中的相移差異。