電磁流量計(jì)的原理及特點(diǎn)
電磁流量計(jì)的原理及特點(diǎn)
1．1引言
流量傳感器及其儀表是冶金、電力、石化、食品、醫(yī)藥和環(huán)保等工業(yè)過程中最重要的自動(dòng)化儀表之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。特別是在能源計(jì)量和環(huán)境保護(hù)方面，在注重節(jié)省能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，控制污水排放的今天，流量測(cè)量的重要性就更加突出了，并且日益為越來(lái)越多的人所認(rèn)識(shí)。
流量測(cè)量的發(fā)展可以追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)。古羅馬人修渠引水，采用孔板測(cè)量流量【l】。我國(guó)的都江堰水利工程應(yīng)用寶瓶口的水位觀測(cè)水量大小等等。流量作為一個(gè)動(dòng)態(tài)量，可以測(cè)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(cè)量流量需要考慮的條件又是多種多樣的，如腐蝕性、測(cè)量時(shí)的溫度壓力范圍、流量大小、被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)如層流、紊流等， 對(duì)液體而言還存在著粘度大小、導(dǎo)電與否等不同情況。因此，為準(zhǔn)確的測(cè)量流量， 就必須研究不同流體在不同條件下的流量測(cè)量方法，并提供相應(yīng)的測(cè)量?jī)x表。由于被測(cè)流體的特性復(fù)雜，測(cè)量條件又各不相同，從而產(chǎn)生了各種不同的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x表。早期工業(yè)中使用的流量計(jì)主要有孔板、皮托管、浮子流量計(jì)三種，但被測(cè)介質(zhì)的范圍也較窄，測(cè)量準(zhǔn)確度也只滿足低水平的生產(chǎn)需要。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，流量計(jì)量日益受到重視， 流量?jī)x表隨之迅速發(fā)展起來(lái)。特別是近30年來(lái)，為滿足不同種類流體特性、不同流動(dòng)狀態(tài)下的流量計(jì)量問題，先后研制出并投入使用的流量計(jì)有速度式流量計(jì)、容積流量計(jì)、動(dòng)量式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等幾十種新型流量計(jì)。
隨著工業(yè)生產(chǎn)向自動(dòng)化方向的發(fā)展及人們?nèi)粘Ｉ畎l(fā)展的需要，流量?jī)x表在整個(gè)儀表生產(chǎn)中所占比重越來(lái)越大，目前國(guó)內(nèi)外投入使用的流量計(jì)有l(wèi)OO多種。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種流量?jī)x表能適用所有流量測(cè)量的場(chǎng)合，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。由于流量測(cè)量條件的復(fù)雜性以及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)流量計(jì)量提出更新更高的要求，流量計(jì)量的現(xiàn)況遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)生活的需要，還有大量的流量計(jì)量技術(shù)問題有待進(jìn)一步研究解決。
目前主要存在的關(guān)鍵問題如下：
1．流量?jī)x表的品種、規(guī)格、準(zhǔn)確度和可靠性尚不能*要求。特別對(duì)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(cè)量問題，有待發(fā)展有效的測(cè)量手段。
2．流量標(biāo)準(zhǔn)裝置不能滿足流量計(jì)檢定要求，尤其是缺乏現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)液檢定流量計(jì)的技術(shù)手段。針對(duì)上述問題，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們利用的技術(shù)成果研制新型流量計(jì)，將超聲波、激光、電磁、核技術(shù)及微計(jì)算機(jī)等新技術(shù)引入流量計(jì)量領(lǐng)域， 使得無(wú)接觸、無(wú)活動(dòng)部件和間接測(cè)量技術(shù)等大大發(fā)展，流量傳感器趨向電子化、數(shù)字化、多功能化，為流量計(jì)量開拓新的領(lǐng)域。新型流量計(jì)具有量程比寬、智能化、可靠性高、價(jià)格低廉、維修方便的特點(diǎn)【2】o
1．2智能電磁流量計(jì)基本原理
當(dāng)導(dǎo)體橫切磁場(chǎng)移動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中感應(yīng)出與速度成正此的電壓，開封電磁流量計(jì)就是按這條電磁感應(yīng)定律求得流體的流速和流量的。y圖1．1電磁流量計(jì)測(cè)量原理電磁流量計(jì)應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行測(cè)量，因此與發(fā)電機(jī)同一原理。也即，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，就得到與其速度成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。用磁鐵夾住有流體流過的管子，磁力線就通過管子內(nèi)部，采用高輸入阻抗的電壓表測(cè)量由于流體運(yùn)動(dòng)而引起的電動(dòng)勢(shì)，就可以測(cè)量流速或流量【31。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在均勻磁場(chǎng)B(特斯拉)的作用下，一個(gè)寬度為D(米)的導(dǎo)體以速度V(米／秒)沿著與磁場(chǎng)垂直的方向移動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就為E=BDV(伏特)。其測(cè)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(nèi)通過一均勻速度為V的導(dǎo)電流體時(shí)，也可以感應(yīng)出等量的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和流速及體積流量Q(米3／秒)的關(guān)系式為： E=BDy=4BQ／萬(wàn)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(shuō)明，上式的成立是建立于以下條件假設(shè)成立的基礎(chǔ)上[4】【5】： 首先，假設(shè)磁場(chǎng)恒定不變，而且是均勻分布的。這樣就可以忽略導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的另外兩種效應(yīng)的影響，即液體中感生電流對(duì)磁場(chǎng)分布的影響以及這一感生電流與電磁力相互作用對(duì)液體流動(dòng)速度的影響。這兩種效應(yīng)在測(cè)量液體金屬時(shí)則不能忽略。
其次，假設(shè)被測(cè)液體的流速為軸對(duì)稱分布，而且液體中的感生電流與電場(chǎng)對(duì)稱，且平行于液體的軸向：另外，還假設(shè)液體的導(dǎo)電率是均勻和各向同性的，且不受電場(chǎng)或液體流動(dòng)的影響。這樣就可排除“霍爾效應(yīng)"帶來(lái)的影響。通常情況下，由被測(cè)液體的導(dǎo)電率變化和液體溫度的非均勻性所引起的熱點(diǎn)效應(yīng)、離子遷移等現(xiàn)象，對(duì)流體測(cè)量的影響非常小。因此，可以假定這些現(xiàn)象都不存在，將其忽略不計(jì)。
再次，假設(shè)被測(cè)液體是非磁性的，并且它的磁導(dǎo)率w與真空磁導(dǎo)率件。一致。這樣，就可以忽略液體磁性與工作磁場(chǎng)間相互作用對(duì)流量測(cè)量的影響。因此，在上述條件假設(shè)成立下測(cè)量流量時(shí)，可以認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與流體流速v(瞬時(shí)體積流量Q)成正比，且*是線性關(guān)系。勵(lì)磁和信號(hào)處理技術(shù)是衡量電磁流量計(jì)性能的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，電磁流量計(jì)的測(cè)量精確度和穩(wěn)定性與兩者密切相關(guān)。擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、V錐流量計(jì)、V型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)，更多信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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