交流勵磁磁場電磁流量計
應用廣泛的交流勵磁磁場電磁流量計
電磁流量計( EMF) 是測量導電液體體積流量的儀器選擇。約80% 的場合可以采用脈沖直流場勵磁( 磁場線圈勵磁類型) 技術, 如水的連續流量計量。然而, 由于流體的物理或水力特性, 在一些場合中需要采用具有交流磁場勵磁的EMF, 如固含量高或電導率非常低的流體( 見圖1) 。圖1.. 脫墨過程中的交流磁場EMF 在過去的幾十年中, EMF 幾乎已經在所有工業領域中得到證明和檢驗。由于EMF 具有光滑無阻力的導管、無附加壓降和易于清洗, 受到用戶的廣泛歡迎。EMF 應用場合不同, 對測量技術的要求也不同。如在造紙機中, 為了控制出紙速度并達到需求的紙張質量, 非常重要的是獲取漿料流量的無阻尼、無噪聲信號。而在水果酸奶生產中, 必須產生無峰輸出信號, 否則將無法實現水果和.. 白色結塊..酸奶的正確混合。直流脈沖勵磁EMF 的應用場合常常接近其工作極限, 造成在過程中產生大噪聲或多峰值的信號, 而導致測量結果不精確或重復性較差。
1 ..電磁流量計操作原理
EMF 的測量原理基于法拉第感應定律: 導體經過磁場產生電壓。該原理適用于導電流體流經由一對磁場線圈產生的垂直于其流動方向的磁場時的情況。流體所產生的電壓由管徑兩端相對電極測量而得。所測信號電壓與磁感強度、電極間距和流體流速成比例。由于磁感強度和電極間距固定, 因此流速與信號電壓互成比例。又因為體積流量可以由平均流速和流動面積計算而得, 因此體積流量與信號電壓成線性比例。感應信號電壓被轉換器轉換成一定比例的、類似的和數字的信號。圖2.. 脈沖磁場勵磁和交流磁場勵磁的比較共有兩種類型的磁感線圈勵磁, 分別為直流脈沖型和交流型( 如圖2) 。在直流脈沖磁場勵磁EMF 中, 磁場線圈的電流在預定時間間隔內變換極性。由于每個周期電流在上升過程中不斷變化, 測量只局限在勵磁時間的25% , 即流量信號只有在這段時間間隔內才是完整的。直流脈沖勵磁EMF 通常在頻率為6..25Hz 和25Hz 之間的場合應用。
2 .. 更多需求在多相流體的情況下, 上面提到的脈沖直流磁場勵磁EMF 的應用受到限制。圖3 中給出了該流體在電極上的噪聲頻譜。在脈沖直流場儀表的操作范圍內(25Hz 內) , 噪聲含量。另外, 脈沖直流磁場勵磁頻率所產生的奇數諧波也必須得到處理, 導致噪音增加和EMF 輸出信號不穩定。
3 .. 用交流場技術作為補救
交流場勵磁EMF 的磁感線圈由交流電源供電。因為它的勵磁頻率遠高于直流脈沖勵磁頻率, 所以不存在前面提到的直流勵磁脈沖的局限性問題( 如圖2)。其測量窗口幾乎接近99%, 即在勵磁跨越零點時開始連續的流速綜合處理。除了這些優點以外, 由于磁感線圈通常在線頻率下工作, 所以它對線頻噪聲信號的靈敏性增強( 如圖3) 。交流系統與脈沖直流系統相比, 其額外的缺陷是在精確性上有一定降低( 不超過1%) 。圖3.. 多相液體噪音頻譜
4 .. 交流場勵磁的恢復
近期交流場勵磁的新發展增強了其性能, 重點是消除了交流場勵磁系統的缺陷, 其中將勵磁頻率增加到70 Hz 起了部分作用( 見圖3 中f New) , 并進一步采用了帶有窄帶濾波器的現代數字信號處理技術(DSP) 。為了在精確性上得到顯著改善, 不但要重新設計轉換器, 還要優化流量計的主體。用一個3 周線圈測量場強, 可補償獨立于液體溫度的渦流效應。同時, 不再需要對流量計主體接線盒進行校正, 降噪模塊也被取消。圖4 所示的交流場EMF FSM4000, 就是這種優化的產物, 抑制噪聲信號的能力得到了改進, 精確性從2% 提高到0..5%, 零點穩定性也得到顯著提高。由于采用了獨立于線頻率的磁感線圈的供電電流, 交流場儀表可以采用24V 直流電壓供電。在采用這些更新的過程中, 重點考慮了向后兼容性, 所以新的轉換器可以操作20 年前的儀表。這些儀表的尺寸范圍從DN 1 到DN 1000( 1~ 1016 mm) 。流量計的套管可以選擇PFA/ PTFE/ 硬或軟橡膠或者特種.. 碳化陶瓷..( 用于高度研磨流體) 材料。對不銹鋼儀表主體來說, 有很多過程連接通過了3A 認證和EHEDG 核準。另外, 基準規格包括20 ..S/ cm 或0..5 ..S/ cm 的液體導電率。圖4.. 交流場勵磁EMF FSM4000
5 .. 擴展應用范圍
由于流量信號幾乎連續的綜合處理, 實際上使得沖擊頻率高達400 沖/ min 的脈動流( 由活塞, 震動膜和軟管泵產生) 得到無差錯的測量。要在脈沖直流場應用, 儀器必須在較高的頻率下工作( 典型值25Hz) , 脈動流的測量范圍大約在140 沖/ min 內。用3..6% 的漿料和5% 的空氣流體做實驗時, 誤差小于1% 。在這種場合脈沖直流場儀表( 由于其無法集成所有信號) 會產生兩位數的誤差。具有極低傳導性( 如液體糖) 和/ 或具有內部噪聲( 如蒸餾水) 的流體測量精度在0..5 ..S/ cm 以上, 可有效地應用于固含量達15%的泥漿或總固形物達22%的污泥流體。
6 .. 總.. 結
脈沖直流場系統已經得到優化, 交流場EMF 在復雜的場合發揮著重要的作用。具有脈沖直流場技術的系統( 由于無法集成所有信號和具有較差的信噪比) 仍然不能應用于所有場合, 尤其是在直徑較大時(> DN 200) , 其激勵頻率受到磁場系統的限制( 如圖3) 。由于交流場技術的革新, 過去的一些局限( 零點不穩定、精度低于脈沖直流場儀表、無24V 直流供電) 目前都已得到解決。FSM 4000 為交流場技術界定了新的市場標準。--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、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
