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电磁流量计测量原理和结构

2016-10-26 09:30:31 |人围观 | 评论:

  电磁流量计是工业中测量导电流体常用的流量计,它能够测量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒(例如泥浆)或纤维液体的流量。

  电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流量计,其测量原理如图8-30所示。当被测导电流体在磁场中沿垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时,在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势,磁场方向、电极及管道轴线三者在空间互相垂直,感应电势E的大小与被测液体的流速有确定的关系,即

E=BDu                         (1)

  式中,B为磁感应强度;D为管道内径;u为流体平均流速。

图1 电磁流量计原理

  当仪表结构参数确定之后,则流体流量方程为

               (2)

  式中称为仪表常数。对于确定的电磁流量计,k为定值,因此测量感应电势就可以测出被测导电流体的流量。

  应当指出,式(2)必须符合以下假定条件时才成立,即:磁场是均匀分布的恒定磁场;被测流体是非磁性的;流速轴为对称分布;流体电导率均匀且各向同性。

  电磁流量计磁场的励磁方式有3种,即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。直流励磁方式能产生一个恒定的均匀磁场,受交流磁场干扰较小,但电极上产生的直流电势将使被测液体电解,使电极极化,破坏了原来的测量条件,影响测量精度。所以直流励磁方式只适用于非电解质液体,如液态金属钠或汞等的流量测量。对电解性液体,一般采用工频交流励磁,可以克服直流励磁的极化现象,便于信号的放大,但会带来一系列的电磁干扰问题,主要是正交干扰和同相干扰,影响测量。低频方波励磁兼具直流和交流励磁的优点,能排除极化现象,避免正交干扰;抑制交流磁场在流体和管壁中引起的电涡流,是一种较好的励磁方式。

  电磁流量计的结构如图2所示。图中,励磁线圈和磁轭构成励磁系统,以产生均匀和具有较大磁通量的工作磁场。为避免磁力线被测量导管管壁短路,并尽可能地降低涡流损耗,测量导 导管外壳电极磁轭马鞍形励磁线圈内衬管由非导磁的高阻材料制成,一般为不锈钢、玻璃钢或某些具有高电阻率的铝合金。导管内壁用搪瓷或专门的橡胶、环氧树脂等材料作为绝缘衬里,使流体与测量导管绝缘并增加耐腐蚀性和耐磨性。电极一般由非导磁的不锈钢材料制成,测量腐蚀性流体时,多用铂铱合金、耐酸钨基合金或镍基合金等。电极嵌在管壁上,若导管为导电材料,必须和测量导管很好地绝缘。电极应在管道水平方向安装,以防止沉淀物堆积在电极上而影响测量精度。电磁流量计的外壳用铁磁材料制成,以屏蔽外磁场的干扰,保护仪表。

图2 电磁流量计结构





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