简述电磁流量计的测量原理以及三种励磁方式的特点 高压电磁流量计

2024-07-23 1004 槿熙知识百科

一、电磁流量计的工作原理

电磁流量计的基本原理是基于法拉第电磁感应定律。电磁流量计在工作时由磁路系统产生直流或交流的恒定磁场,当被测导电液体在通过磁场区域时,会做切割磁力线运动,则会产生感应电势(感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。),电势的方向按“弗莱明右手规则”,感应电动势的大小由下式确定:

Ex=BDv

其中

Ex——感应电动势,单位:V(伏特)

B——磁感应强度,单位:T(特斯拉)

高压电磁流量计

D——管道内径,单位:m(米)

V——液体的平均流速,单位:m/s(米/秒)

而测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。测量管道上下装有激磁线圈,通过激磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电动势,送到转换器。转换器将获取的各种不同的流量信号进行分析、对比和放大,终转换成为标准的信号输出给积算仪,积算仪通过对信号的处理,将测得的流量在仪表上显示,并对测量结果进行一定的记录。

二、电磁流量计结构

电磁流量计的结构主要有:磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里、转换器等

它们分别有什么作用呢?

(1)磁路系统——产生均匀的直流或交流磁场

(2)测量导管——其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。不锈钢导管分(304/316)不锈钢是为了能更好的产生磁场,能保持电磁的稳定性。

(3)电 极——引出和被测量成正比的感应电动势信号,电极分为316L-钛-HC-HB-钽。 不同的电极对应的不同的介质其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。

(4)外 壳——应用铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外 磁场干扰

(5)衬 里——内衬分为(橡胶、四氟、塑料),内衬的作用是管道内的介质与不锈钢导管相隔开,否则介质与导管接触会形成短路。在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

(6)转 换 器——转换器就是流量计表头,由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

三、电磁流量计的励磁方式有哪些各有什么优缺点

从电磁流量计的工作原理可以知道,其中涉及到了磁场,那么电磁流量计种类中又因为励磁方式的不同,其工作性能也不尽相同。所谓励磁方式即产生磁场的方式,目前,一般有三种励碰方式,即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁:

(1)直流励磁—— 一般只适用于测量非电解质液体,如液态金属

高压电磁流量计

直流励磁方式用直流电或永(一)久磁铁产生一个恒定的均匀,这种方式大的优点是受交流电磁场干扰小,因此忽略液体中的自感现象的影响.但是,使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化,即电解质在电场中被电解,产生正负离子.在电场力的作用下,负离子跑向正极,正离子跑向负极。这样,将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围,严重影响电磁流量计的正常工作.所以,直流励磁一般只用于测量非电解

(2)交流励磁

目前,工业上使用的电磁流量计,大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式,即它的磁场是由正弦交变电流产生的,所以产生的磁场也是一个交变磁场.交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰.但是用交流电磁会带来正交干扰、同相干扰、零点漂移等一系列电磁干扰问题,现在交流励磁方式正在被低频方波励磁所代替。

(3)低频方波励磁

直流励磁方式和交流励滋方式各有优缺点,为了充分发挥它们的优点,尽量避免它们的缺点,70年代以来,人们开始采用低频方波励磁方式,低频方波励磁波形有二值和三值两种,其频率通常为工频的二分之一到三十二分之一。

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