电磁流量计的基本原理分解.pptVIP

电磁流量计的基本原理 April 4, 2005 Xu Aimin 测量原理 ??? 根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势e，其方向由右手定则确定，其大小与磁场的磁感应强度B，导体在磁场内的长度L及导体的运动速度u成正比，如果B， L，u三者互相垂直，则 e＝Blu????? * ???????????????????? 与此相仿．在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速u流动时，导电流体就切割磁力线．如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图1)则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势: e＝BDu 式中,u为管道截面上的平均流速．由此可得管道的体积流量为： ???????????????????? ? qv=Dπe/4B 由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关．这就是电磁流量计的测量原理． 要使公式严格成立，必须使测量条件满足下列假定： ①磁场是均匀分布的恒定磁场； ②被测流体的流速轴对称分布； ③被测液体是非磁性的； ④被测液体的电导率均匀且各向同性。 励磁方式 一般有三种励碰方式 直流励磁 交流励磁 低频方波励磁 直流励磁 直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场．这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以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．如图所示．这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响仪表的正常工作．所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等． 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．另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容易得多．? 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．它的励磁电流波形如图所示，其频率通常为工频的1／4－l／10． 从图可见，在半个周期内，磁场是恒稳的直流磁场，它具有直流励磁的特点，受电磁干扰影响很小．从整个时间过程看，方波信号又是一个交变的信号，所以它能克服直流励滋易产生的极化现象．因此，低频方波励磁是一种比较好的励磁方式，目前已在电磁流量计上广泛的应用．概括一下，它具有如下几个优点： ①能避免交流磁场的正交电磁干扰； ②消除由分布电容引起的工频干扰； ③抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流； ④排除直流励磁的极化现象． 流量传感器安装 （1） 安装场所 通常电磁流量传感器外壳防护等极为IP65（GB 4208规定的防尘防喷水级），对安装场所有以下要求。 1） 测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游； 2)尽可能避免测量管内变成负压； 3)选择震动小的场所，特别对一体型仪表； 4)避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰 5)易于实现传感器单独接地的场所； 6)尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体； 7)环境温度在－25/－10～50/600℃范围内，一体形结构温度还受制于电子元器件，范围要窄些； 8)环境相对湿度在10%～90%范围内； 9)尽可能避免受阳光直照； 10)避免雨水浸淋，不会被水浸没。 如果防护等级是IP67（防尘防浸水级）或IP68 （防尘防潜水级），则无需上述8）、10）两项要求。 （2） 直管段长度要求 为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。90o弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D）长度的