電磁流量計的報告

./電磁場報告〔電磁流量計學(xué)期：2015-2016〔II班級：電自卓越141組員:胡忠明朱振鐸鑫 喻婷日期：電磁流量計報告一、電磁流量計提出背景第二次世界大戰(zhàn)后,隨著國際經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,流量計量日益受到重視,流量儀表隨之迅速發(fā)展起來。如上個世紀(jì)50年代,工業(yè)中使用的主要流量計已經(jīng)有孔板、皮托管、浮子流量計三種,被測介質(zhì)的圍也較窄,但測量準(zhǔn)確度已開始滿足一些低水平的生產(chǎn)需要。而近50年來,為滿足不同種類流體特性、不同流動狀態(tài)下的流量計量的需要,先后研制出并投入使用的流量計有電磁流量計、速度式流量計、容積流量計、動量式流量計、超聲波流量計等幾十種不同測量原理的新型流量計。本次報告我們重點介紹電磁流量計。電磁流量計〔EletromagneticFlowmeters,簡稱EMF是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表〔如下圖所示。其制作原理是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制造的用來測量管導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。電磁流量計實物圖二、儀表結(jié)構(gòu)電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。1、磁路系統(tǒng)：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用永久磁鐵來實現(xiàn),其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單,受交流磁場的干擾較小,但它易使通過測量導(dǎo)管的電解質(zhì)液體極化,使正電極被負離子包圍,負電極被正離子包圍,即電極的極化現(xiàn)象,并導(dǎo)致兩電極之間阻增大,因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時,永久磁鐵相應(yīng)也很大,笨重且不經(jīng)濟,所以電磁流量計一般采用交變磁場,且是50HZ工頻電源激勵產(chǎn)生的。2、測量導(dǎo)管：其作用是讓被測導(dǎo)電性液體通過。為了使磁力線通過測量導(dǎo)管時磁通量被分流或短路,測量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機械強度的材料制成,可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。3、電極：其作用是引出和被測量成正比的感應(yīng)電勢信號。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成,且被要求與襯里齊平,以便流體通過時不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度。4、外殼：應(yīng)用鐵磁材料制成,是分配制度勵磁線圈的外罩,并隔離外磁場的干擾。5、襯里：在測量導(dǎo)管的側(cè)法蘭密封面上,有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體,其作用是增加測量導(dǎo)管的耐腐蝕性,防止感應(yīng)電勢被金屬測量導(dǎo)管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、瓷等。6、轉(zhuǎn)換器：由液體流動產(chǎn)生的感應(yīng)電勢信號十分微弱,受各種干擾因素的影響很大,轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢信號放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號并抑制主要的干擾信號。其任務(wù)是把電極檢測到的感應(yīng)電勢信號Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號。三、電磁流量計工作原理類似于E=BLu,在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中,垂直于磁場方向放一個徑為D的不導(dǎo)磁管,當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速V流動時,導(dǎo)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。只要管道流速分布為軸對稱分布,兩電極之間將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：E=BDV由此可知管道的體積流量為：Qv=D2V=對于交流勵磁磁感應(yīng)強度：,由公式可知,體積流量與感應(yīng)電動勢e和測量管徑D成線性關(guān)系,與磁場的磁感應(yīng)強度B成反比,與其他物理參數(shù)無關(guān)。這就是電磁流量計的測量原理。測量時會感應(yīng)出干擾電壓,有效的分離干擾電壓的辦法是：利用直流脈沖產(chǎn)生磁場,磁場極性被交替互換,干擾電壓就不會對實際測量產(chǎn)生影響。四、電磁流量計的分類磁流量計就顯示方式分為：分體型電磁流量計,一體型電磁流量計。分體型電磁流量計是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表,采用單片機嵌入式技術(shù),實現(xiàn)數(shù)字勵磁,同時在電磁流量計上采用CAN現(xiàn)場總線,屬國首創(chuàng),技術(shù)達到國領(lǐng)先水平。分體型電磁流量計在滿足現(xiàn)場顯示的同時,還可以輸出4～20mA電流信號供記錄、調(diào)節(jié)和控制用,現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于化工、環(huán)保、冶金、醫(yī)藥、造紙、給排水等工業(yè)技術(shù)和管理部門。分體型電磁流量計除可測量一般導(dǎo)電液體的流量外,還可測量液固兩相流,高粘度液流及鹽類、強酸、強堿液體的體積流量。一體型電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制定,用來測量導(dǎo)電流體的體積流量。由于獨特的特點已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)上各種導(dǎo)電液體的測量。主要用于化工、造紙、食品、紡織、冶金、環(huán)保、給排水等行業(yè),與計算機配套可實現(xiàn)系統(tǒng)控制。五、電磁流量計的特點優(yōu)點：1、電磁流量計沒有可動部件,也沒有阻流件,不會引起壓力損失,同時也不會引起磨損,阻塞等題目。2、電磁流量計是一體積流量丈量儀表,在丈量過程中不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及導(dǎo)電率〔在一定圍的影響。3、電磁流量計的量程圍寬,可達1：100。此外,電磁流量計只與被測介質(zhì)的均勻流速成正比,而與軸對稱的活動狀態(tài)〔層流或紊流無關(guān)。4、電磁流量計無機械慣性,反應(yīng)靈敏,可以丈量瞬時脈動流量,而且線性好,因此可以將丈量信號直接用轉(zhuǎn)換器線性的轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。LD-T型可就地指示,LD型可遠間隔傳送。缺點：1、電磁流量計不能丈量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品和有機溶劑等。不能丈量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

2、通用型電磁流量計因為襯里材料和電氣絕緣材料限制,不能用于200度以上高溫度的液體；同時不能用于低于50度以下液體,因丈量管外凝露〔或霜而破壞絕緣。需要說明的是,使用電磁流量計測量必須條件滿足下列假定：①磁場是均勻分布的恒定磁場；②被測流體的流速軸對稱分布；③被測液體是非磁性的；④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。電磁流量計的應(yīng)用領(lǐng)域電磁流量計在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于化工化纖、食品、礦冶、環(huán)保、鋼鐵、石油、制藥等領(lǐng)域,用來測量各種酸堿鹽溶液、泥漿、礦漿、紙漿、纖維漿、糖漿、石灰乳、污水、冷卻原水、給排水、雙氧水、啤酒、麥汁、各種飲料、黑液等導(dǎo)電液體介質(zhì)的體積流量。從工作原理上可知電磁流量計只適合導(dǎo)電流體的流量測量。同時,由于電磁流量計部無可動部分,不會堵塞,特別適合測量含懸浮物、固體顆粒、纖維等雜質(zhì)的液體流量；流量共識幾乎不受被測介質(zhì)物性參數(shù)影響,因此適合測量高粘度流體流量；只要合理選擇電極材料,即可測量腐蝕性流體流量。近年來,電磁流量計在大管徑流量計量方面的優(yōu)勢凸顯；同時,稍加改動就可實現(xiàn)雙向流動液體的流量測量。七、技術(shù)要求流量計在規(guī)定的流量圍準(zhǔn)確度等級、最大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)定。流量計誤差表示使用相對示值誤差。準(zhǔn)確度等級和最大允許誤差準(zhǔn)確度等級0.2〔0.25〔0.30.5最大允許誤差±0.2%〔±0.25%〔±0.3%±0.5%準(zhǔn)確度等級1.01.52.5/最大允許誤差±1.0%±1.5%±2.5%/注：優(yōu)先采用不帶括號的等級八、引用誤差對于用于瞬時流量指示的流量計誤差表示也可使用引用誤差,其最大允許誤差系列應(yīng)符合表1規(guī)定,其檢定結(jié)果的標(biāo)書中不再給出準(zhǔn)確等級,而使用其最大允許誤差表示,且還應(yīng)在最大允許誤差后標(biāo)注FS,如±0.5%FS。在一臺流量計的一次檢定中,應(yīng)按照準(zhǔn)確度等級和引用誤差之中的一種給出流量計誤差表示方法；對于使用相對示值誤差和引用誤差組合表示誤差的流量計,一次檢定中也應(yīng)統(tǒng)一使用一種方法表示其誤差。成熟儀表應(yīng)用上受到限制的某一領(lǐng)域技術(shù)上有所突破后,開發(fā)出相適應(yīng)的改進型儀表,使得在該領(lǐng)域有較快發(fā)展。典型流量計介紹及進展1、電磁流量計A、非滿管電磁流量計傳統(tǒng)電磁流量計只能測量滿管液體流量非滿管電磁流量計應(yīng)用于具有自由表面自然流的下水排放領(lǐng)域并提高該領(lǐng)域的測量精確度。將傳統(tǒng)非滿管流或明渠流流量誤差從±<3~5>%FS降低到±<1~2>%FS。B、測量更低點導(dǎo)率的液體現(xiàn)在可測量比傳統(tǒng)電磁流量計電導(dǎo)率閾值低2~3個數(shù)量級的液體。如以前不能測量的甘油、乙二醇等。除此之外,本類儀表幾乎不存在漿液噪生和流動噪聲也不會產(chǎn)生電極表面效應(yīng)形成的噪聲。襯里表面覆蓋油脂等非導(dǎo)電層或結(jié)薄絕緣垢層也不會影響測量。C、低功耗和二線制電磁流量計有較快發(fā)展二線制不需另外外接激磁回路僅用4MADC電流提供儀表,所需功率通常僅數(shù)十毫瓦。低功耗電磁流量計有可能采用干電池或太陽電池,更方便地將電磁流量計裝用于無市電供電的場所。D、二維<方向>電磁流速計和多測量點插入式電磁流量計置于船體外部的船舶電磁航速儀是插入式電磁流量計的雛形,后來插入式電磁流量計在大中型管道中卻有較大發(fā)展,也有用于明渠稱作電磁流速計。但在河道流或水利試驗?zāi)Ｐ筒粌H要測量流速,還要知道流速方向。二維電磁流速記又稱向量流速計,電磁流量儀表族可以進入水文試驗應(yīng)用領(lǐng)域。2、超聲流量計近年超聲流量計應(yīng)用于氣體<包括蒸汽>、儲存交接<CUSTODYTRANSFER常簡稱CT>和財貿(mào)核算、民用住宅天然氣消費計量三個領(lǐng)域有較大進展。A、氣體應(yīng)用當(dāng)前國外能源開發(fā)天然氣比石油發(fā)展快促進了過去發(fā)展緩慢的氣體超聲流量計發(fā)展。有人估計工業(yè)用超聲流量計當(dāng)前已有近15%用于氣體。近年還見到國外至少有3家制造廠向市場推出應(yīng)用于蒸汽的超聲流量計,用一棒傳送聲速信號到遠離蒸汽的超生換能器可測高達480℃的過熱蒸汽。B、進入儲存交接和財貿(mào)核算應(yīng)用領(lǐng)域超聲流量計采用多聲道測量<4~8聲道>技術(shù)和短管流量傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計并實流校準(zhǔn)測量精確度大幅的提高液體用儀表精度等級有高達0.15級氣體用儀表普遍為0.5級。今后必然將逐步替代有活動部件的儀表。1999年已在進京高壓天然氣輸送管線上裝用超聲流量計與原裝有的孔板差壓流量計對比顯現(xiàn)出其優(yōu)越的使用性能得到各方面的認可。C、進入住宅天然氣消耗計量應(yīng)用領(lǐng)域90年中期國外超聲家用燃氣表已達到取代應(yīng)用150余年的膜式煤氣表的規(guī)模。有人估計世界圍近年銷售量已接近40萬臺/年。3、熱式質(zhì)量流量計熱式質(zhì)量流量計過去主要是熱分布式應(yīng)用于氣體小流量測量較多,應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測量和控制以及閥門制造過程中測定泄漏量等。國外近年熱消散效應(yīng)的侵入式和插入式熱式流量計應(yīng)用與環(huán)境保護和流程工業(yè)大中型管