電磁流量計(Electromagnetic Flowmeters,簡稱EMF)是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表. 電磁流量計是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理, 根據(jù)導(dǎo)電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導(dǎo)電流體流量的一種儀器.
電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成.
磁路系統(tǒng):其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場.直流磁路用磁鐵來實現(xiàn),其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單,受交流磁場的干擾較小,但它易使通過測量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化,使正電極被負(fù)離子包圍,負(fù)電極被正離子包圍,即電極的極化現(xiàn)象,并導(dǎo)致兩電極之間內(nèi)阻增大,因而嚴(yán)重影響儀表正常工作.當(dāng)管道直徑較大時,磁鐵相應(yīng)也很大,笨重且不經(jīng)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(chǎn)生的.
測量導(dǎo)管:其作用是讓被測導(dǎo)電性液體通過.為了使磁力線通過測量導(dǎo)管時磁通量被分流或短路,測量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機械強度的材料制成,可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等.
電極:其作用是引出和被測量成正比的感應(yīng)電勢信號.電極一般用非導(dǎo)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.
流量計在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級、大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)定.流量計誤差表示使用相對示值誤差.
準(zhǔn)確度等級和大允許誤差
準(zhǔn)確度等級 | () | () | ||
大允許誤差 | ±% | (±%) | (±%) | ±% |
準(zhǔn)確度等級 | / | |||
大允許誤差 | ±% | ±% | ±% | / |
注:優(yōu)先采用不帶括號的等級 |
引用誤差
對于用于瞬時流量指示的流量計誤差表示也可使用引用誤差,其大允許誤差系列應(yīng)符合表1規(guī)定,其檢定結(jié)果的標(biāo)書中不再給出準(zhǔn)確等級,而使用其大允許誤差表示,且還應(yīng)在大允許誤差后標(biāo)注FS,如±%FS.
在一臺流量計的一次檢定中,應(yīng)按照準(zhǔn)確度等級和引用誤差之中的一種給出流量計誤差表示方法;對于使用相對示值誤差和引用誤差組合表示誤差的流量計,一次檢定中也應(yīng)統(tǒng)一使用一種方法表示其誤差.
重復(fù)性
流量計的重復(fù)性不得超過相應(yīng)準(zhǔn)確度等級規(guī)定的大允許誤差值的1/3.
測量范圍
電磁流量計測量范圍度大,通常為20:1~50:1,可選流量范圍寬;電磁流量計的口徑范圍比其它品種流量儀表寬,從幾毫米到3米;可測量正反雙向流量,也可測脈動流量,只要脈動頻率低于激磁頻率很多;儀表輸出本質(zhì)上是線性的;易于選擇與流體接觸件的材料品種,可應(yīng)用于腐蝕性流體等優(yōu)點.由于電磁流量計測量含有懸浮固體或污臟體的機會遠(yuǎn)比-流量儀表多,出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高. 若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近,儀表還能正常輸出信號,只是改變流通面積,形成測量誤差的隱性故障;若是高電導(dǎo)率附著層,電極間電動勢將被短路;若是絕緣性附著層,電極表面被絕緣而斷開測量電路.后兩種現(xiàn)象均會使儀表無法工作.
折疊編輯本段主要產(chǎn)品
電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測量的流量計.電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小,可測流量范圍大.大流量與小流量的比值一般為20:1以上,適用的工業(yè)管徑范圍寬,大可達(dá)3m,輸出信號和被測流量成線性,精確度較高,可測量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量.但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量.
當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時,在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比.同理,導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時,也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢.感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定,感應(yīng)電勢的大小由下式確定:
Ex=BDv-----------------式(1)
式中Ex—感應(yīng)電勢,V;
B—磁感應(yīng)強度,T
D—管道內(nèi)徑,m
v—液體的平均流速,m/s
然而體積流量v等于流體的流速v與管道截面積(πD2)/4的乘積,將式(1)代入該式得:
v=(πD/4B)* Ex ---------式(2)
由上式可知,在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強度B不變時,被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系.若在管道兩側(cè)各插入一根電極,就可引入感應(yīng)電勢Ex,測量此電勢的大小,就可求得體積流量.
據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極,當(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運動時,導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢,此感應(yīng)電勢由兩個檢測電極檢出,數(shù)值大小與流速成正比例,其值為:
E=.K
式中: E-感應(yīng)電勢;
K-與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù);
B-磁感應(yīng)強度;
V-導(dǎo)電液體平均流速;
D-電極間距;(測量管內(nèi)直徑)
傳感器將感應(yīng)電勢E作為流量信號,傳送到轉(zhuǎn)換器,經(jīng)放大,變換濾波等信號處理后,用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量.轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出,報警輸出及頻率輸出,并設(shè)有RS-485等通訊接口,并支持HART和MODBUS協(xié)議.
注:不同電磁流量計參數(shù)略有差異,使用時請務(wù)必查看說明書.
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中,垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道,當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動時,導(dǎo)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則可以證明,只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布,兩電極之間產(chǎn)生感生電動勢:
e=KBDv (3-36)
式中,v為管道截面上的平均流速,k為儀表常數(shù).由此可得管道的體積流量為:
v= πeD/4KB (3-37)
由上式可見,體積流量v與感應(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系,與磁場的磁感應(yīng)強度B成反比,與其它物理參數(shù)無關(guān).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(yán)格成立,必須使電磁流量計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(dǎo)率均勻且各向同性.
電磁流量計有兩個運行狀態(tài):自動測量狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置狀態(tài).
儀表通電時,自動進(jìn)入測量狀態(tài).在自動測量狀態(tài)下,電磁流量計自動完成各測量功能并顯示相應(yīng)的測量數(shù)據(jù).在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下,用戶使用四個面板鍵,完成儀表參數(shù)設(shè)置.
1、按鍵功能
自動測量狀態(tài)下鍵功能
下鍵:循環(huán)選擇屏幕下行顯示內(nèi)容;
上鍵:循環(huán)選擇屏幕上行顯示內(nèi)容;
復(fù)合鍵+確認(rèn)鍵:進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài);
確認(rèn)鍵:返回自動測量狀態(tài);
測量狀態(tài)下,LCD顯示器對比度的調(diào)節(jié):小液晶是通過"復(fù)合鍵+上鍵"或"復(fù)合鍵+下鍵"按數(shù)秒鐘;大液晶是通過調(diào)節(jié)大液晶背面的電位器來實現(xiàn).
參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下鍵功能
下鍵:光標(biāo)處數(shù)字減1;
上鍵:光標(biāo)處數(shù)字加1;
復(fù)合鍵+下鍵:光標(biāo)左移;
復(fù)合鍵+上鍵:光標(biāo)右移;
確認(rèn)鍵:進(jìn)入/退出子菜單;
確認(rèn)鍵:在任意狀態(tài)下,連續(xù)按下兩秒鐘,返回自動測量狀態(tài).
注:1.使用"復(fù)合鍵"時,應(yīng)先按下復(fù)合鍵再同時按住上"上鍵"或"下鍵"
2.在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下,3分鐘內(nèi)沒有按鍵操作,儀表自動返回測量狀態(tài).
3.流量零點修正的流向選擇,可將光標(biāo)移左面的"+"或"—"用"上鍵"或"下鍵"切換使之與實際流向相反.
4.流量的單位選擇,可將光標(biāo)移"流量量程設(shè)置"菜單的原顯示的流量單位下,然后用"上鍵"或"下鍵"切換使之符合需要.
2、參數(shù)設(shè)置功能鍵操作
要進(jìn)行電磁流量計參數(shù)設(shè)定或修改,必須使流量計從測量狀態(tài)進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài).在測量狀態(tài)下,按"復(fù)合鍵+確認(rèn)鍵"出現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換密碼(0000),根據(jù)保密級別,按廠家提供的密碼對應(yīng)修改.再按"復(fù)合鍵+確認(rèn)鍵"后,則進(jìn)入需要的參數(shù)設(shè)置狀態(tài).
智能型電磁流量計傳感器在工藝管道上的安裝
1.智能型電磁流量計測堵管在任何時刻必須完全注滿介質(zhì),不能在不滿管或空管的情況下正常工作.在介質(zhì)不滿管時,可采用抬高流量計后端出水管高度的方法使介質(zhì)滿管,避免不滿管及氣體附著在電極上.
2.管道內(nèi)有真空會損壞流量計的內(nèi)襯,需特別注意.
3.流動的正方向應(yīng)與流量計上箭頭所指的正方向一致.
4.智能型電磁流量計即可在直管道上安裝,也可以在水平或傾斜管道上安裝,但要求二電極的中心連線處于水平狀態(tài).
5.對于液、固兩相流體,好采用垂直安裝,使被測介質(zhì)自上而下流動,可使流量計襯里磨損均勻,延長使用壽命.
6.流量計在管道法蘭附近確保有足夠的空間,以便安裝和維護(hù).
7.若測量管道有振動,在流量計的兩側(cè)應(yīng)有固定的支座.
8.測量介質(zhì)為重污染液體的,在旁路管道安裝流量計本體,不中斷工藝運行,即可排空與清流.
9.安裝聚四氟乙烯內(nèi)襯的流量計時,連接法蘭的螺栓應(yīng)注意均勻擰緊,否則容易壓壞聚四氟乙烯內(nèi)襯,好用力矩扳手.
