電磁流量計(jì)的發(fā)展史及其優(yōu)缺點(diǎn)
v錐流量計(jì)的發(fā)展史及其優(yōu)缺點(diǎn)
1．1電磁流量計(jì)的綜述
電磁流量計(jì)是用來測量導(dǎo)電性液體體積流量的儀表，隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 它得到了迅速的發(fā)展。上世紀(jì)50年代初，電磁流量計(jì)就己實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用， 成為首*入成熟應(yīng)用的新一代儀表，近年來世界范圍約占工業(yè)流量儀表的5％， 占國內(nèi)市場的5％。它可在多種流型下進(jìn)行流體流量測量。與其他流量測量儀表相比，電磁流量計(jì)具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)。例如，無可動(dòng)部件、*被介質(zhì)流動(dòng)的節(jié)流部件、對(duì)被測流體的流動(dòng)不產(chǎn)生附加壓力損失，而僅有這管段的沿程阻力。它必須測量有導(dǎo)電性的介質(zhì)的流量，而不受其溫度、粘度、密度、壓力等物理參數(shù)的影響：無機(jī)械慣性，反映靈敏，可測瞬時(shí)脈動(dòng)流量；直線性好， 測量準(zhǔn)確度高，測量范圍寬，耐腐蝕性能強(qiáng)等等，因此在眾多的流量儀表中， 電磁流量計(jì)成為發(fā)展的流量儀表之一。其應(yīng)用己遍及農(nóng)業(yè)、國防、科研各部門。可以預(yù)料，在今后工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化、高度信息化的發(fā)展中，在迫切需要節(jié)能和保護(hù)環(huán)境的情況下，電磁流量計(jì)將會(huì)有更好更快的發(fā)展。
1．1．1電磁流量計(jì)的發(fā)展歷史u衛(wèi)1
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律而研制成的，它經(jīng)過的發(fā)展歷史如下所述：
1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，1832年，法拉第在英國泰晤士河滑鐵盧橋兩頭放下兩根電極，想利用地磁場以河水作為導(dǎo)體來測量河水的流量。由于當(dāng)時(shí)測出來的感應(yīng)信號(hào)全是干擾信號(hào)，不能反映出河水的流量，所以實(shí)驗(yàn)并未獲得成功。后來人們分析在實(shí)驗(yàn)失敗的原因后認(rèn)為，感應(yīng)信號(hào)的失真不僅是因?yàn)槭艿诫娀瘜W(xué)極化作用和熱電效應(yīng)的影響，最主要的原因是當(dāng)時(shí)測量技術(shù)十分落后。這是早利用電磁感應(yīng)原理測量流量的實(shí)驗(yàn)，從此揭開了電磁流量計(jì)研究的序幕。
1851年，Wollsaton等人利用電磁感應(yīng)法測量英吉利海峽潮汐實(shí)驗(yàn)成功。
1917年，史密斯和斯皮雷安曾將電磁感應(yīng)原理用于制造船舶測速儀，并且應(yīng)用交流磁場來消除極化作用。
1930年，威廉斯等人次用數(shù)學(xué)的方法分析圓管內(nèi)流速分布對(duì)測量的影響，提出了以管中心軸為對(duì)稱的流速分布不影響電磁流量計(jì)測量精度的理論， 同時(shí)也解釋了電磁流量檢測中可能產(chǎn)生干擾的一些原因。自此以后，人們有了比較系統(tǒng)的電磁流量計(jì)理論基礎(chǔ)。但他們的研究大多屬于理論分析，還不能做出有實(shí)用價(jià)值的電磁流量檢測儀器。盡管他的分析在數(shù)學(xué)上有錯(cuò)誤，但從此以后有了電磁流量計(jì)的基礎(chǔ)理論。
1932年以后，生物學(xué)家柯林等人根據(jù)法布倫的建議，成功地制成了可用來測量和記錄瞬時(shí)動(dòng)脈血液流量圓形管道的電磁流量計(jì)。不過，當(dāng)時(shí)的電磁流量計(jì)只能作為實(shí)驗(yàn)室專用儀器，并沒有得到廣泛應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)以后，原子能工業(yè)有了迅猛的發(fā)展，因而測量液態(tài)金屬的永磁流量計(jì)才得以發(fā)展起來，并在這些特殊工業(yè)的試驗(yàn)和生產(chǎn)中得到應(yīng)用。但是，由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)還沒有得到相應(yīng)的發(fā)展，因此它的使用領(lǐng)域還不能擴(kuò)大到一般的工業(yè)中去。
1951年，荷蘭人首先在挖泥船上采用電磁流量計(jì)測量泥漿流量。后來，電磁流量計(jì)在美國一般工業(yè)中得到應(yīng)用。
1955年，日本研制成功電磁流量計(jì)，并不斷進(jìn)行推廣應(yīng)用。到了五十年代后期，由于電子工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，尤其是電子計(jì)算機(jī)和程序控制系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用，電磁流量計(jì)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。1970年，德國Krohne公司和荷蘭Altometer公司的Dr．Karl Bonlig、F．Hofman首先研制成功單極性矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)，并投入工業(yè)應(yīng)用。70年代中期，工業(yè)發(fā)達(dá)國家紛紛研制成功雙極性低頻矩形波電磁流量計(jì)，從而開始了低頻矩形波電磁流量計(jì)的工業(yè)應(yīng)用時(shí)代。
1 982年，上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所成功地研制了單極性低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)，標(biāo)志了我國電磁流量計(jì)也進(jìn)入低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)的時(shí)代。
1983年，國外多家公司均研制成功三值低頻矩形波電磁流量計(jì)。三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)在零狀態(tài)時(shí)校正零點(diǎn)，因而具有更優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性，利用微處理器的邏輯判斷功能和運(yùn)算功能可解決尖峰狀干擾電勢(shì)的影響，但降低了電磁流量計(jì)響應(yīng)速度。1988年，東北工學(xué)院和河南開封儀表廠合作研制成功三值低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)，使我國電磁流量計(jì)生產(chǎn)技術(shù)跨上新的臺(tái)階。
1988年7月，為了克服三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)不能兼顧消除低頻尖峰噪聲、流體流動(dòng)噪聲和保持零點(diǎn)穩(wěn)定性的矛盾，日本橫河北辰電機(jī)株式會(huì)社提出雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)以解決泥漿、紙漿、礦漿等液固兩相導(dǎo)電性流體和低導(dǎo)電率流體流量測量。日本橫河北辰電機(jī)株式會(huì)社首先推出了雙頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)。同年1 0月，武漢水利電力學(xué)院進(jìn)行對(duì)雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)進(jìn)行跟蹤研究，并于1990年初取得多項(xiàng)研究成果。
1989年，上海光華儀表廠和德國Krohne公司及荷蘭Altometer公司共同投資建設(shè)的合資企業(yè)上海光華·愛而美特儀器有限公司投產(chǎn)，生產(chǎn)MT900F系列、300EX系列低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)，通過引進(jìn)吸收和消化使我國電磁流量計(jì)整體生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到國外發(fā)達(dá)國家80年代初的水平。
1992年，德國Fischer+Porter GmbH在展覽會(huì)上展出了稱為Parti．MAG的非滿管電磁流量計(jì)。1995年7月，日本“95水道展"上，愛知時(shí)計(jì)電機(jī)公司和東芝公司也分別展示了其非滿管電磁流量計(jì)。
1990年以后，在技術(shù)原理上電磁流量計(jì)無重大突破，研究方向多轉(zhuǎn)入多電極方向。1996年，B．Homer等人研制出了工業(yè)用非軸對(duì)稱流量測量的多電極電磁流量計(jì)。同年，我國清華大學(xué)的張小章提出了基于流動(dòng)電磁測量理論的流場重建理論。
2002年，北京佛利蒙特自動(dòng)化工程有限公司推出的F2系列電磁流量計(jì)傳感器，該傳感器實(shí)現(xiàn)了管道式與插入式的統(tǒng)一，突破了管道式電磁流量計(jì)精度高檢修難，插入式電磁流量計(jì)檢修方便精度低，人們往往只能二者取其一的限制。它的優(yōu)點(diǎn)是可以在線、帶壓安裝和方便地進(jìn)行電極檢修，解決傳統(tǒng)電磁流量計(jì)傳感器電極污染后的檢修問題。總之，電磁流量計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史。可以預(yù)見，微電子技術(shù)的發(fā)展和新型電子器件的不斷問世，將為電磁流量計(jì)性能的提高奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
1．1．2智能型電磁流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)口·51
與其它流量測量儀表相比，電磁流量計(jì)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)。
(1)結(jié)構(gòu)簡單，無活動(dòng)部件和阻礙被測介質(zhì)流動(dòng)的擾動(dòng)件或節(jié)流件。所以當(dāng)流體通過時(shí)不會(huì)引起任何附加的壓力損失，節(jié)約能源、降低消耗；同時(shí)也不會(huì)引起諸如磨損、堵塞等問題，特別適用于測量帶有固體顆粒的礦漿，污水等液固兩相流體，以及各種粘性較大的漿液等。
(2)內(nèi)襯材料的耐化學(xué)反應(yīng)性能，通過選擇耐腐蝕絕緣襯里和耐腐蝕電極， 就可用于各種腐蝕性介質(zhì)的測量。
(3)開封電磁流量計(jì)是一種測量體積流量的儀表，其測量不受流體的密度，溫度、壓力、粘度、雷諾數(shù)以及在一定范圍內(nèi)電導(dǎo)率的變化的影響電磁流量計(jì)只需用水作為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，而不需要作附加修正就可用來測量其它導(dǎo)電性液體。這是其它流量計(jì)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。
(4)量程比大。同一口徑傳感器，滿量程流速在0．3．15m／s范圍內(nèi)任意設(shè)定。電磁流量計(jì)的測量范圍可涵蓋紊流和層流狀態(tài)兩種速度分布狀態(tài)，這是差壓式流量計(jì)、渦輪式、渦街等流量計(jì)也不能與之相比擬的。
(5)線性測量。測量準(zhǔn)確度高，而且*電信號(hào)輸出，無機(jī)械慣性，反映靈敏，可測脈動(dòng)流量和快速累積總量。
(6)原理上是測量過水?dāng)嗝娴钠骄魉伲盘?hào)按權(quán)重分布而積分，對(duì)流速分布的要求較低。因此，傳感器前后的直管段要求比其它流量計(jì)短。
(7)在惡劣環(huán)境下的高精度。如傳感器可以長期潛水工作。
(8)雙向流量測量。在分別測量雙向流量時(shí)，電磁流量計(jì)具備相同的測量精度，前提條件是雙向都有足夠長的無干擾入口引導(dǎo)管。電磁流量計(jì)具有眾多*的優(yōu)點(diǎn)，但它仍有一些不足之處，以至限制了其
應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大，主要有如下幾點(diǎn)：
(1)電磁流量計(jì)不能用于測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體。
(2)電磁流量計(jì)目前還不能用來測量導(dǎo)電率很低的液體介質(zhì)，它的使用范圍受到最小電導(dǎo)率的限制，被測液體介質(zhì)的電導(dǎo)率一般規(guī)定在0．05屆／em'--" 50屆／cm范圍內(nèi)變化，相當(dāng)于蒸餾水的電導(dǎo)率。且無法測量石油制品或者有機(jī)溶劑的流量。
(3)1主I于測量管絕緣襯里材料受溫度的限制，目前工業(yè)電磁流量計(jì)還不能測量高溫高壓流體。
(4)智能電磁流量計(jì)受流速分布影響。在軸對(duì)稱分布的條件下，流量信號(hào)與平均流速成正比。所以電磁流量計(jì)前后也必須有一定長度的前后直管段。
(5)電磁流量計(jì)易受外界電磁干擾的影響。為避免電磁干擾，變送器與轉(zhuǎn)換器之間必須要屏蔽干擾。口3
會(huì)員1.png)