電磁流量計的應用

來源：蘇州漢德測控技術有限公司 2013年06月28日 14:30

電磁流量計是利用電磁感應原理造成的流量測量儀表，可用來測量導電液體體積流量（流速）。變送器幾乎沒有壓力損失，內部無活動部件，用涂層或襯里易解決腐蝕性介質流量的測量。檢測過程中不受被測量介質的溫度、壓力、密度、粘度及流動狀態等變化的影響。沒有測量滯后的現象。

1 電磁流量計的工作原理

電磁流量計是依據法拉第電磁感應定律來測量管內流體流量的測量裝置。當流體在管道中流動時，相當于一根具有一定電導率的導體的切割磁力線，于是液體柱兩端會產生感應電動勢。它的大小與流量成正比，并通過電極將此信號引至電路轉換器。

E=4BQ/πD式中：E――感應電動勢；Q――流量；B――磁感應強度；D――流量計公稱通徑。由上式可知，管道直徑D和磁感應強度B不變時，感應電勢E和體積流量Q之間成正比。但是上式是在均勻直流磁場條件下導出的，由于直流磁場易使管道中的導電介質發生極化，會影響測量精度，因此工業上常采用交流磁場，B＝Bmsinωt，得

Q=πDE/4Bmsinωt

式中：ω――交變磁場的角頻率；

Bm――交變磁場磁感應強度zui大值。

由上式可知，感應電勢E與被測量介質的體積流量Q成正比。但變送器輸出的E是一個微弱的交流信號，其中包含有各種干擾成分，而且信號內阻變化高達幾萬歐姆，因此，要求轉換器是一個高輸入阻抗，且能抑制各種干擾成分的交流毫伏轉換器，將感應電動勢轉換成4∼20mADC的統一信號，以供顯示、調節和控制，也可送到計算機進行處理。

2 電磁流量計的結構

電磁流量計一般由四部分組成：測量管、勵磁系統、檢測部分、變送部分。

考慮到防腐蝕的要求，測量管內部一般都加襯里材料。電磁流量計的勵磁方式主要有高頻勵磁、低頻勵磁、脈沖DC勵磁。由于工業的不斷發展，有的廠家已經一種新的勵磁方式—雙頻勵磁，它克服了高頻、低頻勵磁的缺點，具有“不受流量噪聲影響”，“響應速度快”，“零點穩定性高”，“精度高”等優點。

檢測部分主要包括電極和干擾調整部分，由于電極要和被測介質直接接觸，要具有較強的抗腐蝕性。

變送器的主要作用是將傳感器信號轉換成與介質體積流量成正比的標準信號輸出（0∼20mA、4∼20mA、0∼10KHz）。并且要有較高的穩定性、精度和較強的抗*力。

3 電磁流量計的主要性能參數和特點

（1）測量導管內沒有可動部件和阻流體，因而無壓損，無機械慣性，反應十分靈敏。

（2）測量范圍寬，量程比一般為10：1zui高可為100：1。流速可以擴展到0.3∼10m/s。流量范圍可測每小時幾十毫升到十幾萬立方米。測量管徑可從2mm∼2000mm。

（3）可測含有固體顆粒、懸浮物或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導率的液體體積流量；也可進行雙向測量。

（4）E與Q成線性關系，故儀表具有均勻刻度，且流體的體積流量與介質的物性（溫度、壓力、密度、粘度等）、流動狀態無關，所以電磁流量計只需用水標定后，即可用來測量其它導電介質的體積流量而不用修正。

4 電磁流量計的選用原則

電磁流量計的選用歸根到底是傳感器的選用，因為變送器是可以根據傳感器進行調整的。

（1）首先考慮口徑和量程。正常流量是zui大流量的50%∼70%，流速一般選擇2∼4m/s，流速確定后，根據公式q=πD2v/4來確定口徑。

（2）壓力，使用壓力不得超過流量計的耐壓。

（3）溫度，根據不同溫度選擇不同的內襯的流量計。

（4）腐蝕性，根據腐蝕性的不同選擇不同的內襯和電極材料。

（5）介質，由于介質必須導電才能切割磁力線，所以不能用來測量氣體、蒸汽和石油制品等非導電流體的流量。

5 電磁流量計應用中的注意事項

為保證電磁流量計的正常使用，在應用中應注意以下幾點：

5.1 流量計接地

由于電磁流量計的感應信號電壓很小，容易受噪聲影響。基準電位必須與被測液體相同。因此，流量計接地的正確與否，直接關系到測量的精度和穩定性。

（1）當流量外殼接地，使被測量液體與大地電氣連接，處于零電位，因而在傳感器兩電極上感應出大小相同、但極性相反的對稱電勢信號；同時流量計外殼接地，可起到屏蔽效果，以抑制外界和勵磁系統的電磁干擾。

（2）當管道中附有強雜散電流時，應阻斷雜散電流流過流量計。安裝時先在管道與流量計之間加裝絕緣短管，然后用面積不低于16mm2的銅導線將管道兩端連接起來。這樣管道中的電流從銅導線上分流，不再通過流量計，從而干擾減少。

5.2 流量計安裝位置的選擇

（1）流量計安裝位置上、下游存在彎頭、閥門、泵時，流體在管道形成橫向二次流，流速分布偏離，在直管段長度不足時，測量精度下降。一般情況下上游直管段長度不小于10D，下游直管段長度不小于5D。而當上游有泵等設備時，則要求直管段長度不小于30D。不要在泵的進口側安裝儀表，這樣會造成管道真空，使測量出現誤差。其中D為管道內徑。

（2）在測量時要保證管道內充滿液體，否則會影響測量精度。在傾斜或垂直安裝時，要使被測量液體自下而上流動。被測量液體不能含有過多氣泡。

（3）要盡量避免管道的強烈振動，如不能避免應使傳感器與變送器分體安裝，并在流量計的上、下游側2∼5D以內對管道進行固定。避免使變送器因強烈振動而損壞。

（4）在流量計的附近不能有大型電機等設備，否則會產生感應干擾，影響儀表測量精度。

（5）在流量計的上游側禁止化學物品的注入，這樣極易電導率的分布不均勻，從而對流量計的測量產生嚴重的干擾。

（6）在安裝流量計時，水平安裝時電極的軸線應近似水平，如果電極的軸線與地面垂直，處于上面的電極附近容易集結氣泡，阻擋液體與之接觸，而處于下面的電極容易被污物覆蓋。

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