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智能电磁流量计 

电磁流量计(以下简称 EMF )是利用法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。 70 年代以来出现键控低频矩形波激磁方式,逐渐替代早期应用的工频交流激磁方式,仪表性能有了很大提高,得到更为广泛的应用。

    电磁流量计 EMF 的基本原理是法拉弟电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力运动时两端产生感应电动势。如图 8 . 1 所示

电磁流量计

    导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势,电动势的方向按“弗来明右手规则”,其值如下式

E=KBDv

式中 E ― 感应电动势,,即流量信号 V ; k ― 系数; B ― 磁感应强度, T D ― 测量管内径, v- 平均流速, m/s

设液体的体积流量为 q v ( m3 / s ) , q v = ∏ D 2 V/4 ,则 E = (4kB /∏ D ) q v , , = Kq v , 式中 K 为仪表常数, K =4kB /∏ D 。实际的 EMF 由流量传感器和转换器两大部分组成。传感器典型结构示意如图 8 . 2 ,测量管上下装有激磁线圈,通激磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到转换器。激磁电流则由转换器提供。

电磁流量计

  • 电磁流量计 EMF 的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管,因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。
  • 电磁流量计不产生因检测流量所形成的压力损失,仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力,节能效果显著,对于要求低阻力损失的大管径供水管道为适合。
  • 电磁流量计 EMF 所测得的体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率缓慢变化明显的影响。
  • 电磁流量计与其他大部分流量仪表相比,前置直管段要求较低。
  • 电磁流量计 EMF 测量范围度大,通常为 20 : 1 ~ 50 : l ,可选流量范围宽。满度值液体流速可在 0 . 5 ~10m/s 内选定。有些型号仪表可在现场根据需要扩大和缩小流量(例如设有 4 位数电位器设定仪表常数),不必取下作离线实流标定。
  • 电磁流量计EMF的口径范围比其他品种流量仪表宽,从几毫米到3m 。
  • 可测正反双向流量,也可测脉动流量,只要脉动频率低于激磁频率很多。
  • 仪表输出本质上是线性的。
  • 易于选择与流体接触件的材料品种,可应用于腐蚀性流体。

  电磁流量计与流体接触的传感器零部件有衬里(或绝缘材料制成的测量管)、电极、接地环和密封垫片,其材料的耐腐蚀性、耐磨耗性和使用件少,形状简单,材料选择灵活温度上限等影响仪表对流体的适应性。 由于零部件少,形状简单,材料选择灵活,电磁流量传感器对流体的适应性强。

插入式电磁流量计和电磁流速计的传感器是外侧形成外发射磁场。测量电极在传感器的端部或两侧。值得注意的是,外发射磁场电磁流速传感器的感应信号受流场和磁场的边界层厚度影响,会降低测量的线性度。对于较大的水路面积,流速计测量可以看成是点流速测量。较大管径内的流体流动速度分布规律,也多是紊流状态。如果流速是以管轴的中心为对称,可以用尼古拉茨方程的指数表达式表示圆管内流速分布.

潜水电磁流量计是把电磁流量计的测量原理结合节流装置的工作原理,用于明渠流量测量的一种流量计。在渠道的断面中,设置一带孔闸板,将潜水电磁流量传感器安装在闸板孔内,让水从传感器流过,由流量的连续性原理,测量流过电磁流量传感器的流量,即是渠道流量。

 非满管道电磁流量计;管道式电磁流量计通常应用于封闭管道的液体满管流。对于流量变化很大,液体有时充满管道,有时充不满管道的情形,管道式电磁流量计不能适用。如果使用测量明渠流量的堰 槽或潜水型电磁流量计,满管时的水头损失太大,影响出流;流量太小时,流体进不到堰 槽或潜水型电磁流量传感器中,无法测量。非满管电磁流量传感器可以与安装管径一致,在很大的流量范围内工作,能够用于封闭管道满管流和非封闭管道或敞开管道的自由表面流测量,且不产生水头损失,如市政排水 废水处理 农用灌溉 流体靠自然流下的流量测量。

    电磁流量计是以传感器截面面积恒定,测量平均流速得到流量。非满管内的流体截面面积是变化的,流量测量不仅要测量流过传感器的平均流速,而且还要测量流过传感器的流体截面积。这就是说,非满管电磁流量计的流量测量需要求的至少是流速和液位两个变量。

    电容式电磁流量计把电极埋人衬里内,使被测流体与电极不接触。这样,能从根本上解决电极腐蚀、污染、液体泄漏问题。这样的传感器,其流量信号是通过电极与衬里形成的电容藕合传输到转换器。这就是电容式电磁流量计。为了增大电容的容量,减少容抗上的信号损失,通常采用大面积电极或多电极结构形式。藕合电容的容量仅在几十个至上千个皮法范围。为保证信号能够大部分传输给放大器,转换器的输人电阻必须提高到 10 8 以上。由此,电容式电磁流量计具有能够测量低电导率液体的优点。例如,测量经脱去离子的净化水处理的纯水,其电导率可能在 10 -5 s / m 以下。用一般电磁流量计的测量,可达 5 %以上测量误差。

电磁式水表与大量使用的水表相比,电磁流量计无活动部件,许多场合下它可以更好地替代水表,完成水的计量任务。水表的特点是以检测累计总量为主,一般不用外部电源,要求仪表使用寿命在 8 年以上。电磁式水表也必须以这两点为基本设计思路,因此技术关键也在于低功耗。

    电磁式水表内装锂电池,使用寿命达 8 年,这意味着功耗不大于 2mw 。为此,可以使用如图所示的尖脉冲电流,去激磁矩形磁滞回线的磁性材料产生磁场,将磁感应强度变换为矩形波磁场。因此,励磁消耗的电功耗很小,换取了高的磁感应强度。同样,电磁式水表必须使用微功耗微处理器、运算放大器芯片和 LCD 显示器。

电磁流量计原理和结构 电磁流量计衬里材料
电磁流量计优点 电磁流量计缺点
电磁流量计分类 电磁流量计的精确度
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电磁式水表-锂电池供电电磁流量计
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电磁流量计测量脉动流流量
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电磁流量计误差生成的几个原因
电磁流量计运行和维护 电磁流量计的精确度