關(guān)于電磁流量計的工作原理

一、工作原理

電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá)3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

電磁流量計

當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運(yùn)動的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由下式確定：

Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）

式中Ex—感應(yīng)電勢，V；

B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，T

D—管道內(nèi)徑，m

v—液體的平均流速，m/s然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD2）/4的乘積，將式（1）代入該式得：

Qv=（πD/4B）* Ex －－－－－－－－-式（2）

由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。

據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運(yùn)動時，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此感應(yīng)電勢由兩個檢測電極檢出，數(shù)值大小與流速成正比例，其值為：E=B·V·D·K式中：E－感應(yīng)電勢；K－與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù)；B－磁感應(yīng)強(qiáng)度；V－導(dǎo)電液體平均流速；D－電極間距；（測量管內(nèi)直徑）

傳感器將感應(yīng)電勢E作為流量信號，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設(shè)有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協(xié)議。

注：不同電磁流量計參數(shù)略有差異，使用時請務(wù)必查看說明書。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動時，導(dǎo)電流體就切割磁力線。如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動勢：

e=KBDv （3-36）式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為：

qv= πeD/4KB （3-37）由上式可見，體積流量qv與感應(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)。這就是電磁流量計的測量原理。

需要說明的是，要使式（3—37）嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計測量條件滿足下列假定：①磁場是均勻分布的恒定磁場;②被測流體的流速軸對稱分布;③被測液體是非磁性的;④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。

二、使用特點(diǎn)

1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響；

2、測量管內(nèi)無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低。對漿液測量有獨(dú)特的適應(yīng)性；

3、合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性；

4、轉(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高。流量范圍度可達(dá)150：1；

5、轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型；

6、轉(zhuǎn)換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數(shù)設(shè)定方便，編程可靠；

7、流量計為雙向測量系統(tǒng)，內(nèi)裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量；可顯示正、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數(shù)字通訊、HART；

8、轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)（SMT），具有自檢和自診斷功能；

9、測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高。

10、測量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內(nèi)無可動部件，因此傳感器壽命極長。

11、由于感應(yīng)電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑。

12、轉(zhuǎn)換器采用國際最新最先進(jìn)的單片機(jī)（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便。點(diǎn)擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時流量、流速、流量百分比等。

13、雙向測量系統(tǒng)，可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料，確保產(chǎn)品的性能在長時候內(nèi)保持穩(wěn)定。

三、注意事項

1、 精度等級和功能根據(jù)測量要求和使用場合選擇儀表精 度等級，做到經(jīng)濟(jì)合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計量的場合，應(yīng)該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級; 用于過程控制的場合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至 4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式電磁流量計。

2、測量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質(zhì)時，電磁流量計的滿度 流量可以在測量介質(zhì)流速0.5—12m/s范圍內(nèi) 選用，范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格（口徑）不一 定與工藝管道相同，應(yīng)視測量流量范圍是否 在流速范圍內(nèi)確定，即當(dāng)管道流速偏低，不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準(zhǔn) 確度不能保證時，需要縮小儀表口徑，從而提 高管內(nèi)流速，得到滿意測量結(jié)果。

3、盡量避開鐵磁性物體及具有強(qiáng)電磁場的設(shè)備，以免磁場影響傳感器的工作磁場和流量信號。

4、應(yīng)盡量安裝在干燥通風(fēng)之處，避免日曬雨淋，環(huán)境溫度應(yīng)在-20～+60℃，相對濕度小于85%。5、流量計周圍應(yīng)有充裕的空間，便于檢測與維修。