電磁流量計的原理及特點

電磁流量計的原理及特點
   1．1引言
    流量傳感器及其儀表是冶金、電力、石化、食品、醫藥和環保等工業過程中最重要的自動化儀表之一，在國民經濟中占有重要的地位。特別是在能源計量和環境保護方面，在注重節省能源，提高經濟效益，控制污水排放的今天，流量測量的重要性就更加突出了，并且日益為越來越多的人所認識。
    流量測量的發展可以追溯到古代的水利工程和城市供水系統。古羅馬人修渠引水，采用孔板測量流量【l】。我國的都江堰水利工程應用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。流量作為一個動態量，可以測量的有氣體、液體和混合流體這三種具有不同物理特性的流體；而測量流量需要考慮的條件又是多種多樣的，如腐蝕性、測量時的溫度壓力范圍、流量大小、被測流體的流動狀態如層流、紊流等， 對液體而言還存在著粘度大小、導電與否等不同情況。因此，為準確的測量流量， 就必須研究不同流體在不同條件下的流量測量方法，并提供相應的測量儀表。由于被測流體的特性復雜，測量條件又各不相同，從而產生了各種不同的測量方法和測量儀表。早期工業中使用的流量計主要有孔板、皮托管、浮子流量計三種，但被測介質的范圍也較窄，測量準確度也只滿足低水平的生產需要。第二次世界大戰后，隨著國際經濟和科學技術的迅速發展，流量計量日益受到重視， 流量儀表隨之迅速發展起來。特別是近30年來，為滿足不同種類流體特性、不同流動狀態下的流量計量問題，先后研制出并投入使用的流量計有速度式流量計、容積流量計、動量式流量計、電磁流量計、超聲波流量計等幾十種新型流量計。
    隨著工業生產向自動化方向的發展及人們日常生活發展的需要，流量儀表在整個儀表生產中所占比重越來越大，目前國內外投入使用的流量計有lOO多種。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種流量儀表能適用所有流量測量的場合，每種產品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。由于流量測量條件的復雜性以及科學技術的迅速發展，人們對流量計量提出更新更高的要求，流量計量的現況遠不能滿足生產生活的需要，還有大量的流量計量技術問題有待進一步研究解決。
   目前主要存在的關鍵問題如下：
   1．流量儀表的品種、規格、準確度和可靠性尚不能*要求。特別對腐蝕性流體、臟污流體、高粘性流體、多相流體、特大流量、微小流量等的測量問題，有待發展有效的測量手段。
   2．流量標準裝置不能滿足流量計檢定要求，尤其是缺乏現場進行實液檢定流量計的技術手段。針對上述問題，隨著科學技術的發展，人們利用的技術成果研制新型流量計，將超聲波、激光、電磁、核技術及微計算機等新技術引入流量計量領域， 使得無接觸、無活動部件和間接測量技術等大大發展，流量傳感器趨向電子化、數字化、多功能化，為流量計量開拓新的領域。新型流量計具有量程比寬、智能化、可靠性高、價格低廉、維修方便的特點【2】o
    1．2智能電磁流量計基本原理
    當導體橫切磁場移動時，在導體中感應出與速度成正此的電壓，開封電磁流量計就是按這條電磁感應定律求得流體的流速和流量的。y圖1．1電磁流量計測量原理電磁流量計應用法拉第電磁感應定律進行測量，因此與發電機同一原理。也即，當導體在磁場內移動時，就得到與其速度成正比的感應電動勢。用磁鐵夾住有流體流過的管子，磁力線就通過管子內部，采用高輸入阻抗的電壓表測量由于流體運動而引起的電動勢，就可以測量流速或流量【31。根據法拉第電磁感應定律，在均勻磁場B(特斯拉)的作用下，一個寬度為D(米)的導體以速度V(米／秒)沿著與磁場垂直的方向移動時，感應電動勢就為E=BDV(伏特)。其測量原理如圖1．1所示。如果在寬度為D且扁平的由絕緣體組成的管道內通過一均勻速度為V的導電流體時，也可以感應出等量的感應電動勢。感應電動勢和流速及體積流量Q(米3／秒)的關系式為： E=BDy=4BQ／萬D (1—1) 式1．1中，礦為通過管道橫截面上的流體平均流速。
   在此需要說明，上式的成立是建立于以下條件假設成立的基礎上[4】【5】： 首先，假設磁場恒定不變，而且是均勻分布的。這樣就可以忽略導電液體在磁場中運動所產生的另外兩種效應的影響，即液體中感生電流對磁場分布的影響以及這一感生電流與電磁力相互作用對液體流動速度的影響。這兩種效應在測量液體金屬時則不能忽略。
   其次，假設被測液體的流速為軸對稱分布，而且液體中的感生電流與電場對稱，且平行于液體的軸向：另外，還假設液體的導電率是均勻和各向同性的，且不受電場或液體流動的影響。這樣就可排除“霍爾效應"帶來的影響。通常情況下，由被測液體的導電率變化和液體溫度的非均勻性所引起的熱點效應、離子遷移等現象，對流體測量的影響非常小。因此，可以假定這些現象都不存在，將其忽略不計。
   再次，假設被測液體是非磁性的，并且它的磁導率w與真空磁導率件。一致。這樣，就可以忽略液體磁性與工作磁場間相互作用對流量測量的影響。因此，在上述條件假設成立下測量流量時，可以認為感應電動勢E與流體流速v(瞬時體積流量Q)成正比，且*是線性關系。勵磁和信號處理技術是衡量電磁流量計性能的兩個關鍵技術，電磁流量計的測量精確度和穩定性與兩者密切相關。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、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網站：