電磁流量計的基本原理及其特點
一、電磁流量計的基本原理
電磁流量計是一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表，它是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的。我國從五十年代初開始，將電磁流量計實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。近年來，在世界范圍內(nèi)電磁流量計的產(chǎn)量一直處于工業(yè)流量儀表產(chǎn)量的重要地位。大體上說，電磁流量計是由流量傳感器變送器組成。流量傳感器是把流過管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號。變送器是由勵磁電路、信號濾波放大電路、A/D采樣電路、微處理器電路、D/A電路、變送電路等組成。其轉(zhuǎn)換原理即法拉第電磁感應(yīng)定律，也就是導(dǎo)體通過磁場，切割電磁線，產(chǎn)生電動勢。流量傳感器的磁場是通過勵磁實現(xiàn)的，現(xiàn)在大多流量傳感器采用低頻方波勵磁。在電磁流量計中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時，則會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過橡膠，特氟隆等不導(dǎo)電的內(nèi)襯實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。
二、電磁流量計的分類
1．電磁流量計可以分為分體型電磁流量計和一體型電磁流量計。分體型電磁流量計簡單地說是一種感應(yīng)式儀表，是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量。采用了單片機嵌入式技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字勵磁，在電磁流量計上采用 CAN現(xiàn)場總線。分體型電磁流量計在滿足現(xiàn)場顯示的同時，還可以輸出四到二十毫安的電流信號用于調(diào)節(jié)、記錄和控制，現(xiàn)廣泛地應(yīng)用于各種工業(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。
2．一個均勻恒定的磁場的產(chǎn)生需要選擇適宜的勵磁方式。根據(jù)勵磁電流的方式劃分，主要有直流勵磁、交流勵磁、低頻方波勵磁三大類：類是直流勵磁。它用直流電或采用磁鐵產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場。這種直流勵磁變送器的是受交流電磁場干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響。但是使用直流磁場易使通過測量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場中被電解，產(chǎn)生正負離子，在電場力的作用下，負離子跑向正極，正離子跑向負極，這將導(dǎo)致正負電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴重影響儀表的正常工作。直流勵磁一般只用于測量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬流量等；第二類是交流勵磁。工業(yè)上使用的電磁流量計，大多數(shù)采用工頻五十赫茲電源交流勵磁方式產(chǎn)生交變磁場，避免了直流勵磁電極表面的極化干擾。用交流勵磁會帶來正交干擾、同相干擾、零點漂移等一系列的電磁干擾問題?，F(xiàn)在交流勵磁正在被低頻方波勵磁所代替；第三類是低頻方波勵磁。低頻方波勵磁波形有二值和三值兩種，其頻率通常為工頻的二分之一到三十二分之一。低頻方波勵磁能避免交流磁場的正交電磁干擾，消除由分布電容引起的工頻干擾，抑制交流磁場在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流，排除直流勵磁的極化現(xiàn)象。
三、電磁流量計的優(yōu)缺點
1．電磁流量計的優(yōu)點。，電磁流量計的傳感器結(jié)構(gòu)比較簡單，是流量計中運行能耗的流量儀表之一。在測量管內(nèi)沒有可動部件和阻礙流體流動的節(jié)流部件，當(dāng)流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失；第二，可測量腐蝕性介質(zhì)、贓污介質(zhì)及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內(nèi)部*流動部件，與被測流體接觸的只是測量管內(nèi)襯和電極，其材料可根據(jù)被測流體的性質(zhì)來選擇；第三，電磁流量計是一種體積流量測量儀表，在測量過程中，它不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以一定范圍的電導(dǎo)率的影響。電磁流量計只需經(jīng)水標定后，就可用來測量其它導(dǎo)電性液體的流量；第四，電磁流量計的輸出只與被測介質(zhì)的平均流速成正比，與對稱分布下的層流或湍流狀態(tài)無關(guān)。電磁流量計的量程范圍非常寬可以達到一百比一，高一點可以達到一千比一的可運行流量范圍；第五，電磁流量計無機械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量瞬時脈動流量，也可測量正反兩個方向的流量。
2．智能電磁流量計的缺點。：，不能用來測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體；第二，不能用來測量電導(dǎo)率很低的液體介質(zhì)，電磁流量計還不能測量石油制品或有機溶劑等介質(zhì)；第三，不能用于測量高溫介質(zhì)。目前受到普通工業(yè)用電磁流量計測量管內(nèi)襯材料和電氣絕緣材料的限制；第四，電磁流量計容易受到外界電磁干擾的影響。電磁流量計應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程，中小口徑常用于高要求或難測場合。電磁流量計一定要安裝在管路的點或者管路的垂直段，才能保證電磁流量計的使用和對精度的要求。
