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                插入式电磁流量计

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                插入式电磁流量计工作原理与性能特点

                来源:作者:发表时间:2017-10-19 09:44:55

                 电磁流量计的工作原理

                电磁流量计王作原理示意图
                        如图所示,电磁流量计内径D必须与管道内径的大小一致,其测量原理是基于法拉第电磁感应定律,主要用于测量导电性液体的流量,如上图1-1所示,当液体切割磁感线时,在磁场中会产生感应电动势,其大小正比于流体的平均速度。由定义可知被测感应电压的计算公式如下:
                20171019094732.jpg
                        测量E即可得到液体流量:
                        由式(1-1),(1-3)可知流量Qv:
                20171019094739.jpg
                20171019094743.jpg
                    上述公式中,管道内径D与磁场强度B是保持不变的。由此可知,感应电动势E只与瞬时体积累计流量Q是线性关系,其他的物理量的改变则不造成任何影响。
                 
                2、插入式电磁流量计工作原理
                        插入式电磁流量计在电磁流量计的基础上发展而来的。它是一种点流速型插入式流量计,通过电磁工作原理测量管道流场分布中某点的流速,然后推导出整个管道横截面的平均流速,其工作原理示意图如图1-2所示;
                插入式电磁流量计传感器的工作原理示意图
                        根据电磁感应定律可知,插入式电磁流量计的基本微分方程为:
                20171019094917.jpg
                        上式U为两对电极的感应电压,V为导体的流动速度,B为线圈产生的磁感应强度,可认为是定值。求解上述积分方程一定要知道边界条件,我们用积分表达式的方法来计算上图所示情况的泊松方程的边界问题,泊松方程如下[8]:
                20171019094922.jpg
                        为了求解两个电极间的电位差,首先引入格林函数G:
                20171019094925.jpg
                        两个电极的电位分别为Ua、Ub,且两个电极的大小相同,其表面积为So:
                20171019094941.jpg
                        根据公式(1-8),(1-9)计算可得:
                20171019094947.jpg
                        由式(1-10)可知,当测量区域的边界固定,即h固定时,k为常数;且当h趋近于无穷大时,k值趋近于1。
                 
                        传感器上的电极检测出感应电动势,然后通过专用电缆将其传送至智能变送器,智能变送器将电信号进行放大,之后再根据数学模型将其转换成流量信号,再将流量标准的4 ̄20MA、1 ̄5VDC信号输出到流量二次仪表或DCS[9]。
                 
                3、电磁流量计与插入式电磁流量计的特点
                电磁流量计(左)与插入式电磁流量计(右)
                电磁流量计具有很多突出的特点
                        (1)流量测量的量程范围宽;
                        (2)适用于多种液体的测量,只要液体可W导电,便可W进行流量测量;
                        (3)流量测量结果只与瞬时体积累计流量Q有关,与其他物理参数,例如粘性,密度等没有任何关系;
                        (4)输出电动势与流速变化同步,响应及时;在大曰径管道的流量测量中,电磁流量计的成本十分昂贵,而且安装困难,而插入式电磁流量计是在传统的电磁流量计上发展起来的一种点流速计,插入式电磁流量计不仅继承了传统电磁流量计的优点,还具有其自身特有的优点
                        (1)结构精简,无可动部件,使用年限长;
                        (2)体积小,重量捏,安装方便,维护量小;
                        (3)有截止阀,不断流即可安装,拆卸,方便用户维护、检修;
                        (4)测量时不受被测管道材质的影响;
                        (5)大口径仪表制造成本低,曰径越大,此优点越突出;
                        (6)液体流动特性会对仪表的测量结果造成很大的影响,因此测试现场需有一段长直管道;
                        (7)流量计的校验非常简单,一般只需要校验测量头。
                        (8)它是一种便携式流量计,可测量任意日径的管道,可安置于管道任意部位(只要准备有插入口)。
                        (9)仪表测量的精度一般较低(2.5〇/〇 ̄4%)FS