傳感器與檢測技術(shù)（第5版）課件 7.3 電磁流量計

7.3電磁流量計利用法拉第電磁感應定律，測量導電液體體積流特點：測量通道是光滑直管，不易阻塞適用于測量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體；不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失；不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化影響；前置直管段要求較低；測量范圍度大，通常為20:1～50:1；不能測量電導率很低的液體；不能用于較高溫度的液體。7.3電磁流量計7.3.1電磁流量計結(jié)構(gòu)與原理7.3.2電磁流量計的選用與安裝7.3.1電磁流量計結(jié)構(gòu)與原理1.電磁流量計原理2.電磁流量計的構(gòu)成1.電磁流量計原理基本原理：法拉第電磁感應定律： 導體在磁場中切割磁力線運動時產(chǎn)生感應電動勢。電磁流量計測量原理導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動，與流動方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應電勢液體的體積流量式中,K為儀表常數(shù)，K=4kB/πD

在管道直徑確定，磁感應強度不變的條件下，體積流量與電磁感應電勢有一一對應的線性關(guān)系，而與流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率無關(guān)。2.電磁流量計的構(gòu)成電磁流量計＝流量傳感器＋轉(zhuǎn)換器（1）電磁流量計流量傳感器外殼磁路系統(tǒng)測量管襯里電極 ①外殼（鐵磁材料制成）

功能：保護激磁線圈，隔離外磁場的干擾。 ②磁路系統(tǒng)

功能：產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場直流磁場可用永久磁鐵來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單工業(yè)現(xiàn)場電磁流量計，一般都采用交變磁場，磁感應強度為感應電勢為電磁流量計的勵磁方式勵磁方式勵磁波形特征直流適用于液體金屬流體的測量。測量水流量時，在電極上發(fā)生極化現(xiàn)象，不能用。正弦波以前主流的勵磁方式。受電化學影響小，但是零點容易漂移。測量速度較快。低頻矩形波目前主流的勵磁方式。零點較穩(wěn)定。測量速度較慢。低頻三值波有一半時間無磁場，零點穩(wěn)定。測量速度較慢。 ③測量管

流過被測流體，兩端設有法蘭，用做連接管道。測量導管采用不導磁、低導電率、低導熱率并據(jù)有一定機械強度的材料制成，一般可選用不銹鋼、玻璃鋼、鋁及其它高強度的材料。 ④襯里

在測量導管內(nèi)壁的一層耐磨、耐腐蝕、耐高溫的絕緣材料。

主要功能：增加測量導管的耐磨性與腐蝕性，防止感應電勢被金屬測量導管壁短路。⑤電極：正確引出感應電勢信號用不銹鋼非導磁材料制成，安裝時要求與襯里齊平（2）轉(zhuǎn)換器-基于正弦波勵磁的功能：放大感應電勢、抑制主要的干擾信號。 采用了交變磁場克服了極化現(xiàn)象，但增加了電磁正交干擾信號，正交干擾信號的相位和被測感應電勢相差900

消除正交干擾的方法：

信號引出線自動補償 轉(zhuǎn)換器的放大電路反饋補償。

①轉(zhuǎn)換器與電磁流量傳感器連線自動補償方式②轉(zhuǎn)換器組成原理轉(zhuǎn)換器方框圖（2）轉(zhuǎn)換器-基于低頻矩形波勵磁的①勵磁電流波形和傳感器輸出波形②轉(zhuǎn)換器組成原理轉(zhuǎn)換器方框圖③信號處理流程基于梳狀帶通濾波的水流量信號處理流程7.3電磁流量計7.3.1電磁流量計結(jié)構(gòu)與原理7.3.2電磁流量計的選用與安裝7.3.2電磁流量計的選用與安裝大口徑儀表較多應用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相流等難測流體或高要求場所如測量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色冶金業(yè)的礦漿、選煤廠的煤漿、化學工業(yè)的強腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高爐風口冷卻水控制和監(jiān)漏，長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。（1）選用考慮要點①精度②流速③范圍度④口徑

⑤液體電導率①精度

市場上通用型電磁流量計的性能有較大差別，有些精度高、功能多，有些精度低、功能簡單。精度高的儀表基本誤差為（±0.5%～±1%）FS，精度低的儀表則為（±1.5%～±2.5%）FS，兩者價格相差1～2倍。 因此測量精度要求不很高的場所（例如非經(jīng)濟核算僅以控制為目的，只要求高可靠性和優(yōu)良重復性的場所）選用高精度儀表在經(jīng)濟上是不合算的。②流速選定儀表口徑不一定與管徑相同，視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般是經(jīng)濟流速1.5～3m/s。電磁流量計用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。滿度流量時液體流速可在1～10m/s范圍內(nèi)選用，用于有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體，選用流速不低于2m/s，自清掃、防止粘附沉積等作用測量接近閾值的低電導液體，盡可能選定較低流速（小于0.5～1m/s）

③范圍度

電磁流量計的范圍度較大，通常不低于20，帶有量程自動切換功能的儀表，可超過50～100。 ④口徑國內(nèi)定型產(chǎn)品的口徑從10mm～3000mm，實際應用還是以中小口徑居多，與大部分其他原理流量儀表（如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質(zhì)量式等）相比，大口徑儀表占有較大比重。⑤液體電導率使用電磁流量計的前提是被測液體必須是導電的，不能低于閾值（即下限值）。電導率低于閾值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型電磁流量計的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導率相對應的信號線長度。（2）流量傳感器安裝①安裝場所②直管段長度要求③安裝位置和流動方向④接地①安裝場所測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時，避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學反應管道時，要裝在反應充分完成段的下游；盡可能避免測量管內(nèi)變成負壓；選擇震動小的場所，特別對一體型儀表；避免附近有大電機、大變壓器等引起電磁場干擾；易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所；盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；環(huán)境溫度在－25/－10～50/600℃范圍內(nèi)；環(huán)境相對濕度在10%～90%范圍內(nèi)；盡可能避免受陽光直照；避免雨水浸淋，不會被水浸沒。②直管段長度要求長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。90o彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線5倍直徑（5D）長度的直管段，不同開度的閥則需10D；下游直管段為（2～3）D或無要求；各標準或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長度亦不一致，要求比通常要求高。這是由于為保證達到當前0.5級精度儀表的要求。③安裝位置和流動方向安裝方向不受限制,但測量固液兩相流體最好垂直安裝。a,b,e—不良

c,d—良好④