交流勵(lì)磁磁場(chǎng)電磁流量計(jì)

應(yīng)用廣泛的交流勵(lì)磁磁場(chǎng)電磁流量計(jì)
   電磁流量計(jì)( EMF) 是測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀器選擇。約80% 的場(chǎng)合可以采用脈沖直流場(chǎng)勵(lì)磁( 磁場(chǎng)線圈勵(lì)磁類型) 技術(shù), 如水的連續(xù)流量計(jì)量。然而, 由于流體的物理或水力特性, 在一些場(chǎng)合中需要采用具有交流磁場(chǎng)勵(lì)磁的EMF, 如固含量高或電導(dǎo)率非常低的流體( 見(jiàn)圖1) 。圖1.. 脫墨過(guò)程中的交流磁場(chǎng)EMF 在過(guò)去的幾十年中, EMF 幾乎已經(jīng)在所有工業(yè)領(lǐng)域中得到證明和檢驗(yàn)。由于EMF 具有光滑無(wú)阻力的導(dǎo)管、無(wú)附加壓降和易于清洗, 受到用戶的廣泛歡迎。EMF 應(yīng)用場(chǎng)合不同, 對(duì)測(cè)量技術(shù)的要求也不同。如在造紙機(jī)中, 為了控制出紙速度并達(dá)到需求的紙張質(zhì)量, 非常重要的是獲取漿料流量的無(wú)阻尼、無(wú)噪聲信號(hào)。而在水果酸奶生產(chǎn)中, 必須產(chǎn)生無(wú)峰輸出信號(hào), 否則將無(wú)法實(shí)現(xiàn)水果和.. 白色結(jié)塊..酸奶的正確混合。直流脈沖勵(lì)磁EMF 的應(yīng)用場(chǎng)合常常接近其工作極限, 造成在過(guò)程中產(chǎn)生大噪聲或多峰值的信號(hào), 而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不精確或重復(fù)性較差。
   1 ..電磁流量計(jì)操作原理
   EMF 的測(cè)量原理基于法拉第感應(yīng)定律: 導(dǎo)體經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生電壓。該原理適用于導(dǎo)電流體流經(jīng)由一對(duì)磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生的垂直于其流動(dòng)方向的磁場(chǎng)時(shí)的情況。流體所產(chǎn)生的電壓由管徑兩端相對(duì)電極測(cè)量而得。所測(cè)信號(hào)電壓與磁感強(qiáng)度、電極間距和流體流速成比例。由于磁感強(qiáng)度和電極間距固定, 因此流速與信號(hào)電壓互成比例。又因?yàn)轶w積流量可以由平均流速和流動(dòng)面積計(jì)算而得, 因此體積流量與信號(hào)電壓成線性比例。感應(yīng)信號(hào)電壓被轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一定比例的、類似的和數(shù)字的信號(hào)。圖2.. 脈沖磁場(chǎng)勵(lì)磁和交流磁場(chǎng)勵(lì)磁的比較共有兩種類型的磁感線圈勵(lì)磁, 分別為直流脈沖型和交流型( 如圖2) 。在直流脈沖磁場(chǎng)勵(lì)磁EMF 中, 磁場(chǎng)線圈的電流在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)變換極性。由于每個(gè)周期電流在上升過(guò)程中不斷變化, 測(cè)量只局限在勵(lì)磁時(shí)間的25% , 即流量信號(hào)只有在這段時(shí)間間隔內(nèi)才是完整的。直流脈沖勵(lì)磁EMF 通常在頻率為6..25Hz 和25Hz 之間的場(chǎng)合應(yīng)用。
   2 .. 更多需求在多相流體的情況下, 上面提到的脈沖直流磁場(chǎng)勵(lì)磁EMF 的應(yīng)用受到限制。圖3 中給出了該流體在電極上的噪聲頻譜。在脈沖直流場(chǎng)儀表的操作范圍內(nèi)(25Hz 內(nèi)) , 噪聲含量。另外, 脈沖直流磁場(chǎng)勵(lì)磁頻率所產(chǎn)生的奇數(shù)諧波也必須得到處理, 導(dǎo)致噪音增加和EMF 輸出信號(hào)不穩(wěn)定。
   3 .. 用交流場(chǎng)技術(shù)作為補(bǔ)救
   交流場(chǎng)勵(lì)磁EMF 的磁感線圈由交流電源供電。因?yàn)樗膭?lì)磁頻率遠(yuǎn)高于直流脈沖勵(lì)磁頻率, 所以不存在前面提到的直流勵(lì)磁脈沖的局限性問(wèn)題( 如圖2)。其測(cè)量窗口幾乎接近99%, 即在勵(lì)磁跨越零點(diǎn)時(shí)開始連續(xù)的流速綜合處理。除了這些優(yōu)點(diǎn)以外, 由于磁感線圈通常在線頻率下工作, 所以它對(duì)線頻噪聲信號(hào)的靈敏性增強(qiáng)( 如圖3) 。交流系統(tǒng)與脈沖直流系統(tǒng)相比, 其額外的缺陷是在精確性上有一定降低( 不超過(guò)1%) 。圖3.. 多相液體噪音頻譜
   4 .. 交流場(chǎng)勵(lì)磁的恢復(fù)
   近期交流場(chǎng)勵(lì)磁的新發(fā)展增強(qiáng)了其性能, 重點(diǎn)是消除了交流場(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)的缺陷, 其中將勵(lì)磁頻率增加到70 Hz 起了部分作用( 見(jiàn)圖3 中f New) , 并進(jìn)一步采用了帶有窄帶濾波器的現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(DSP) 。為了在精確性上得到顯著改善, 不但要重新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器, 還要優(yōu)化流量計(jì)的主體。用一個(gè)3 周線圈測(cè)量場(chǎng)強(qiáng), 可補(bǔ)償獨(dú)立于液體溫度的渦流效應(yīng)。同時(shí), 不再需要對(duì)流量計(jì)主體接線盒進(jìn)行校正, 降噪模塊也被取消。圖4 所示的交流場(chǎng)EMF FSM4000, 就是這種優(yōu)化的產(chǎn)物, 抑制噪聲信號(hào)的能力得到了改進(jìn), 精確性從2% 提高到0..5%, 零點(diǎn)穩(wěn)定性也得到顯著提高。由于采用了獨(dú)立于線頻率的磁感線圈的供電電流, 交流場(chǎng)儀表可以采用24V 直流電壓供電。在采用這些更新的過(guò)程中, 重點(diǎn)考慮了向后兼容性, 所以新的轉(zhuǎn)換器可以操作20 年前的儀表。這些儀表的尺寸范圍從DN 1 到DN 1000( 1~ 1016 mm) 。流量計(jì)的套管可以選擇PFA/ PTFE/ 硬或軟橡膠或者特種.. 碳化陶瓷..( 用于高度研磨流體) 材料。對(duì)不銹鋼儀表主體來(lái)說(shuō), 有很多過(guò)程連接通過(guò)了3A 認(rèn)證和EHEDG 核準(zhǔn)。另外, 基準(zhǔn)規(guī)格包括20 ..S/ cm 或0..5 ..S/ cm 的液體導(dǎo)電率。圖4.. 交流場(chǎng)勵(lì)磁EMF FSM4000
   5 .. 擴(kuò)展應(yīng)用范圍
   由于流量信號(hào)幾乎連續(xù)的綜合處理, 實(shí)際上使得沖擊頻率高達(dá)400 沖/ min 的脈動(dòng)流( 由活塞, 震動(dòng)膜和軟管泵產(chǎn)生) 得到無(wú)差錯(cuò)的測(cè)量。要在脈沖直流場(chǎng)應(yīng)用, 儀器必須在較高的頻率下工作( 典型值25Hz) , 脈動(dòng)流的測(cè)量范圍大約在140 沖/ min 內(nèi)。用3..6% 的漿料和5% 的空氣流體做實(shí)驗(yàn)時(shí), 誤差小于1% 。在這種場(chǎng)合脈沖直流場(chǎng)儀表( 由于其無(wú)法集成所有信號(hào)) 會(huì)產(chǎn)生兩位數(shù)的誤差。具有極低傳導(dǎo)性( 如液體糖) 和/ 或具有內(nèi)部噪聲( 如蒸餾水) 的流體測(cè)量精度在0..5 ..S/ cm 以上, 可有效地應(yīng)用于固含量達(dá)15%的泥漿或總固形物達(dá)22%的污泥流體。
   6 .. 總.. 結(jié)
   脈沖直流場(chǎng)系統(tǒng)已經(jīng)得到優(yōu)化, 交流場(chǎng)EMF 在復(fù)雜的場(chǎng)合發(fā)揮著重要的作用。具有脈沖直流場(chǎng)技術(shù)的系統(tǒng)( 由于無(wú)法集成所有信號(hào)和具有較差的信噪比) 仍然不能應(yīng)用于所有場(chǎng)合, 尤其是在直徑較大時(shí)(> DN 200) , 其激勵(lì)頻率受到磁場(chǎng)系統(tǒng)的限制( 如圖3) 。由于交流場(chǎng)技術(shù)的革新, 過(guò)去的一些局限( 零點(diǎn)不穩(wěn)定、精度低于脈沖直流場(chǎng)儀表、無(wú)24V 直流供電) 目前都已得到解決。FSM 4000 為交流場(chǎng)技術(shù)界定了新的市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開封中儀網(wǎng)站：