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解读电磁流量计内部衬里的奥秘

解读电磁流量计内部衬里的奥秘

今天我要介绍的是电磁流量计的相关知识。电磁流量计(Electromagnetic
Flowmeters,简称EMF)是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。
电磁流量计是应用电磁感应原理,
根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。下面我要为大家介绍电磁流量计安装、原理及特点等信息,供大家参考!

与其他类型的流量计不同,电磁流量计的内部管段里都有一个衬里,根据所测液体的不同,其衬里的选择也不一样,但有一点是相同的,那就是必须都是绝缘的材料。为什么电磁流量计需要有这样的一种结构,是基于什么原因?并且目前市面上的电磁流量计的内部衬里的材料有哪些,以下便是笔者撰文对此作出的说明。

电磁流量计(ElectromagneticFlowmeters,简称EMF)是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表,目前,这种仪表多应用在自来水、生活用水、污水等方面,在我们的生活中发挥着巨大作用。那么,电磁流量计是怎样安装使用的呢?电磁流量计安装规范有哪些呢?今天我就在此为大家介绍电磁流量计安装及规范的相关知识,希望能够帮助到有这方面需求的朋友们!

电磁流量计之所以要增加衬里。这个要从其工作原理说起,电磁流量计一般有一组线圈和两个电极,线圈的作用是给流体加上一个电场,流动的导电液体相当于一个导体,根据法拉第电磁感应定律当导体切割磁力线时会相应产生一个与速度成正比的电动势,电极的作用就是测量这个感应电动势,所以测量管内只有电极是与导电液体相连的,其他部分是内衬,必须要保证绝缘,电磁流量计才能正常工作。如果有磁场的那段金属管道也与液体相接触,电磁流量计所测的导电液体和金属管之间短路了,就会有导电,就会将电势导致电磁流量计无法测量电势,所以电磁流量计的内部都是有衬里的,这是保证电磁流量计能够正常工作的最关键的条件之一。

图片 1

具体的工作原理及相关的关系可以由以下的公式加以说明。电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律:导电液体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电势,其感应电势E为:

电磁流量计工作原理

E=KBVD

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小,可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20:1以上,适用的工业管径范围宽,最大可达3m,输出信号和被测流量成线性,精确度较高,可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。

式中:K----仪表常数

当导体在磁场中作切割磁力线运动时,在导体中会产生感应电势,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。同理,导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时,也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定,感应电势的大小由下式确定:

B----磁感应强度

Ex=BDv-----------------式

V----测量管道截面内的平均流速

式中Ex—感应电势,V;

D----测量管道截面的内径

B—磁感应强度,T

测量流量时,导电性液体以速度V流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压,其感应电压信号通过二个或二个以上与液体直接接触的电极捡出,并通过电缆送至转换器通过智能化处理,然后LCD显示或转换成标准信号4~20ma和0-1khz输出。这样,电磁流量计就能测出导电流体的流量了。

D—管道内径,m

所以,电磁流量计只能测量导电液体的流量,电磁流量计的内部都要有衬里。

v—液体的平均流速,m/s

关于电磁流量计的衬里材料则有很多种,如何选择衬里材料主要还是基于对于所测的流量介质来决定的。所测流体的物理和化学性能包括颗粒度,流速、温度、压力、腐蚀性等。掌握了这几个方面的要求,参照相关的材料说明,我们便可以轻松加以选择了。这里笔者大致总结了几种常见的内衬材料及其相应的材料性能。具体的知识本站有详细的说明,读者可以参阅《电磁流量计衬里材料最为通用的几种类型介绍》加以选择。

然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积/4的乘积,将式代入该式得:

天然橡胶的应用:
1、较好的弹性,耐磨性和扯断力;2、耐一般的弱酸、弱碱的腐蚀;测水、污水

Qv=*Ex---------式

耐酸橡胶的应用:可耐常温下的盐酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾的腐蚀,但不耐强氧化剂的腐蚀,测一般的酸、碱、盐溶液

由上式可知,在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时,被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极,就可引入感应电势Ex,测量此电势的大小,就可求得体积流量。

氯丁橡胶的应用:1、极好的弹性,高度的扯断力,耐磨性能好;2、耐一般低浓度的酸碱、盐溶液的腐蚀,但不耐氧化性介质的腐;<80℃;测水、污水、泥浆和矿浆。

据法拉第电磁感应原理,在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极,当导电液体沿测量管轴线运动时,导电液体切割磁力线产生感应电势,此感应电势由两个检测电极检出,数值大小与流速成正比例,其值为:

聚胺脂橡胶(Polyurethane)的应用:1、极好的耐磨性能;2、耐酸、碱性能差<40℃;测中性强磨损的煤浆、泥浆和矿浆

E=B·V·D·K

聚四氟乙烯的应用:1、耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸、王水、浓碱和各种有机溶剂;2、耐磨性能好,粘接性能差;-80~+180℃;测浓度、浓碱强腐蚀性溶液及卫生类介质。

式中:E-感应电势;

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K-与磁场分布及轴向长度有关的系数;

B-磁感应强度;

V-导电液体平均流速;

D-电极间距;

传感器将感应电势E作为流量信号,传送到转换器,经放大,变换滤波等信号处理后,用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有4~20mA输出,报警输出及频率输出,并设有RS-485等通讯接口,并支持HART和MODBUS协议。

注:不同电磁流量计参数略有差异,使用时请务必查看说明书。

根据法拉第电磁感应定律,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v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,两电极之间产生感生电动势:

e=KBDv

式中,v为管道截面上的平均流速,k为仪表常数。由此可得管道的体积流量为:

qv=πeD/4KB

由上式可见,体积流量qv与感应电动势e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。

需要说明的是,要使式(3—37)严格成立,必须使电磁流量计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。

图片 2

电磁流量计特点

1、流量的测量不受流体的密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,因此测量精度高。

2、测量管道内无阻流件,因此没有附加的压力损失;测量管道内无可动部件,因此传感器寿命极长。

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