1 电磁流量计的工作原理

 

    电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律来测量管内流体流量的测量装置。当流体在管道中流动时，相当于一根具有一定电导率的导体的切割磁力线，于是液体柱两端会产生感应电动势。它的大小与流量成正比，并通过电极将此信号引至电路转换器。

 

    E=4BQ/πD式中：E――感应电动势；Q――流量；B――磁感应强度；D――流量计公称通径。由上式可知，管道直径D和磁感应强度B不变时，感应电势E和体积流量Q之间成正比。但是上式是在均匀直流磁场条件下导出的，由于直流磁场易使管道中的导电介质发生极化，会影响测量精度，因此工业上常采用交流磁场，B＝Bmsinωt，得

 

    Q=πDE/4Bmsinωt

 

    式中：ω――交变磁场的角频率；

 

    Bm――交变磁场磁感应强度最大值。

 

    由上式可知，感应电势E与被测量介质的体积流量Q成正比。但变送器输出的E是一个微弱的交流信号，其中包含有各种干扰成分，而且信号内阻变化高达几万欧姆，因此，要求转换器是一个高输入阻抗，且能抑制各种干扰成分的交流毫伏转换器，将感应电动势转换成4～20mADC的统一信号，以供显示、调节和控制，也可送到计算机进行处理。

 

    2 电磁流量计的结构

 

    电磁流量计一般由四部分组成：测量管、励磁系统、检测部分、变送部分。

 

    考虑到防腐蚀的要求，测量管内部一般都加衬里材料。电磁流量计的励磁方式主要有高频励磁、低频励磁、脉冲DC励磁。由于工业的不断发展，有的厂家已经一种新的励磁方式—双频励磁，它克服了高频、低频励磁的缺点，具有“不受流量噪声影响”，“响应速度快”，“零点稳定性高”，“精度高”等优点。

 

    检测部分主要包括电极和干扰调整部分，由于电极要和被测介质直接接触，要具有较强的抗腐蚀性。

 

    变送器的主要作用是将传感器信号转换成与介质体积流量成正比的标准信号输出（0～20mA、4～20mA、0～10KHz）。并且要有较高的稳定性、精度和较强的抗干扰能力。

 

    3 电磁流量计的主要性能参数和特点

 

    （1）测量导管内没有可动部件和阻流体，因而无压损，无机械惯性，反应十分灵敏。

 

    （2）测量范围宽，量程比一般为10：1最高可为100：1。流速可以扩展到0.3～10m/s。流量范围可测每小时几十毫升到十几万立方米。测量管径可从2mm～2000mm。

 

    （3）可测含有固体颗粒、悬浮物或酸、碱、盐溶液等具有一定电导率的液体体积流量；也可进行双向测量。

 

    （4）E与Q成线性关系，故仪表具有均匀刻度，且流体的体积流量与介质的物性（温度、压力、密度、粘度等）、流动状态无关，所以电磁流量计只需用水标定后，即可用来测量其它导电介质的体积流量而不用修正。

 

    4 电磁流量计的选用原则

 

    电磁流量计的选用归根到底是传感器的选用，因为变送器是可以根据传感器进行调整的。

 

    （1）首先考虑口径和量程。最好正常流量是最大流量的50%～70%，流速一般选择2～4m/s，流速确定后，根据公式q=πD2v/4来确定口径。

 

    （2）压力，使用压力不得超过流量计的耐压。

 

    （3）温度，根据不同温度选择不同的内衬的流量计。

 

    （4）腐蚀性，根据腐蚀性的不同选择不同的内衬和电极材料。

 

 5 电磁流量计应用中的注意事项

 

    为保证电磁流量计的正常使用，在应用中应注意以下几点：

 

    5.1 流量计接地

 

    由于电磁流量计的感应信号电压很小，容易受噪声影响。基准电位必须与被测液体相同。因此，流量计接地的正确与否，直接关系到测量的精度和稳定性。

 

    （1）当流量外壳接地，使被测量液体与大地电气连接，处于零电位，因而在传感器两电极上感应出大小相同、但极性相反的对称电势信号；同时流量计外壳接地，可起到屏蔽效果，以抑制外界和励磁系统的电磁干扰。

 

    （2）当管道中附有强杂散电流时，应阻断杂散电流流过流量计。安装时先在管道与流量计之间加装绝缘短管，然后用面积不低于16mm2的铜导线将管道两端连接起来。这样管道中的电流从铜导线上分流，不再通过流量计，从而干扰减少。

 

    5.2 流量计安装位置的选择

 

    （1）流量计安装位置上、下游存在弯头、阀门、泵时，流体在管道形成横向二次流，流速分布偏离，在直管段长度不足时，测量精度下降。一般情况下上游直管段长度不小于10D，下游直管段长度不小于5D。而当上游有泵等设备时，则要求直管段长度不小于30D。不要在泵的进口侧安装仪表，这样会造成管道真空，使测量出现误差。其中D为管道内径。

 

    （2）在测量时要保证管道内充满液体，否则会影响测量精度。在倾斜或垂直安装时，要使被测量液体自下而上流动。被测量液体不能含有过多气泡。

 

    （3）要尽量避免管道的强烈振动，如不能避免应使传感器与变送器分体安装，并在流量计的上、下游侧2～5D以内对管道进行固定。避免使变送器因强烈振动而损坏。

 

    （4）在流量计的附近不能有大型电机等设备，否则会产生感应干扰，影响仪表测量精度。

 

    （5）在流量计的上游侧禁止化学物品的注入，这样极易电导率的分布不均匀，从而对流量计的测量产生严重的干扰。

 

    （6）在安装 智能电磁流量计时，水平安装时电极的轴线应近似水平，如果电极的轴线与地面垂直，处于上面的电极附近容易集结气泡，阻挡液体与之接触，而处于下面的电极容易被污物覆盖。