淺談電磁流量計On the Electromagnetic Flowmeters
摘.. 要: 對電磁流量計工作原理、結構、安裝方式、優點、存在不足及應用進行了詳細介紹, 對使用中誤差生成原因進行了分析, 提出了電磁流量計選型原則并對其研發趨勢進行了預測。
關鍵詞: 原理; 優點; 選型; 精度
.. .. 電磁流量計( Elet romagnetic Flowmeters, 簡稱EMF) 是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。它是根據法拉第電磁感應定律制成的, 主要用來測量導電液體體積流量。目前廣泛地應用于工業過程中各種導電液體的流量測量, 如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質及各種漿液流量測量, 形成了的應用領域。其工作原理是: 根據法拉第電磁感應定律, 當一導體在磁場中切割磁力線運動時, 在導體的兩端即產生感生電動勢, 其方向由右手定則確定, 其大小與磁場的磁感應強度, 導體在磁場內的長度及導體的運動速度成正比。與此相仿, 在均勻磁場中, 垂直于磁場方向放一個不導磁管道, 當導電液體在管道中流動時, 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, 這就是電磁流量計的測量原理。
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動勢信號, 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。
電磁流量計的主要優點如下:
( 1) 傳感器結構簡單, 測量管內沒有可動部件, 也沒有任何阻礙流體流動的節流部件。所以當流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失, 是流量計中運行能耗的流量儀表之一。
( 2) 可測量臟污介質、腐蝕性介質及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內部流動部件, 與被測流體接觸的只是測量管內襯和電極, 其材料可根據被測流體的性質來選擇。例如, 用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內襯, 可測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質; 采用耐磨橡膠做內襯, 就特別適合于測量帶有固體顆粒的、磨損較大的礦漿、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體。
( 3) 電磁流量計是一種體積流量測量儀表, 在測量過程中, 它不受被測介質的溫度、粘度、密度以及電導率( 在一定范圍) 的影響。因此, 電磁流量計只需經水標定后, 就可用來測量其它導電性液體的流量。
( 4) 電磁流量計的輸出只與被測介質的平均流速成正比, 而與對稱分布下的流動狀態( 層流或湍流) 無關。所以電磁流量計的量程范圍極寬, 其測量范圍度可達100: 1, 有的甚至達1000: 1 的可運行流量范圍。
( 5) 電磁流量計無機械慣性, 反應靈敏, 可以測量瞬時脈動流量, 也可測量正反兩個方向的流量。
( 6) 工業用電磁流量計的口徑范圍極寬, 從幾個毫米一直到幾米, 而且國內已有口徑達3m 的實流校驗設備, 為電磁流量計的應用和發展奠定了基礎。
電磁流量計目前仍然存在如下不足:
( 1) 不能用來測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體。
( 2) 不能用來測量電導率很低的液體介質, 如對石油制品或有機溶劑等介質, 目前電磁流量計還無能為力。
( 3) 普通工業用電磁流量計由于測量管內襯材料和電氣絕緣材料的限制, 不能用于測量高溫介質; 如未經特殊處理, 也不能用于低溫介質的測量, 以防止測量管外結露( 結霜) 破壞絕緣。
( 4) 電磁流量計易受外界電磁干擾的影響。
另外, 電磁流量計若選型、安裝、使用不當, 將會引起誤差增大, 示值不穩定, 甚至表體損壞。電磁流量計誤差生成的原因如下:
( 1) 管內液體未充滿, 由于背壓不足或流量傳感器安裝位置不良, 致使其測量管內液體未能充滿, 故障現象因不充滿程度和流動狀況有不同表現。若少量氣體在水管管道中呈分層流或波狀流, 故障現象表現為誤差增加, 即流量測量值與實際值不符; 若流動是氣泡流或塞狀流, 故障現象除測量值與實際值不符外, 還會因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現輸出晃動; 若水平管道分層流動中流通截面積氣相部分增大, 即液體未滿管程度增大, 也會出現輸出晃動, 若液體未滿管情況較嚴重, 以致液面在電極以下, 則會出現輸出超滿度現象。
( 2) 液體中含有固相或液體中含有粉狀、顆粒或纖維等固體。
電磁流量計選型原則如下:
( 1) 首先是測量方式可靠, 即取樣裝置在運行中不會發生機械強度或電氣回路故障而引起事故; 二是測量儀表無論在正常生產或故障情況下都不致影響生產系統的安全。
( 2) 在保證儀表安全運行的基礎上, 力求提高儀表的準確性和節能性。為此, 不僅要選用滿足準確度要求的顯示儀表, 而且要根據被測介質的特點選擇合理的測量方式。
( 3) 為保證流量計使用壽命及準確性, 選型時還要注意儀表的防振要求。
( 4) 安裝在生產管道上長期運行的接觸式儀表, 還應考慮流量測量元件所造成的能量損失。一般情況下, 在同一生產管道中不應選用多個壓損較大的測量元件, 如節流元件等。
電磁流量計在應用過程中的精度保證一直是用戶所關心的熱點問題。隨著電磁流量計制造技術的發展和應用行業的擴展, 電磁流量計的使用越來越多、口徑越來越大, 送回校驗裝置上校驗的難度也越來越大。上世紀90 年代, 上海水務系統用專用的模擬信號器檢測轉換器, 傳感器檢查則以測試電極接液電阻, 檢查勵磁線圈包括勵磁連接電纜的絕緣電阻和銅電阻, 以及檢查轉換器輸出的勵磁電流, 核對磁場強度等間接方法檢測電磁流量計。同樣的概念在一些文獻中也提及到, 如東京都水道局和日本三菱化學工業的電磁流量計現場檢驗方法。在線電磁校驗儀GS9 電磁流量計在歐洲的使用數量最多, 其在線檢驗技術也, 如KROHNE 的GS9 在線電磁流量計校驗儀。當前, 開發自帶診斷和檢驗功能的流量計是電磁流量計研發的趨勢。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
