1、電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)概述電磁流量計(jì)原理和機(jī)構(gòu)電磁流量計(jì)分類電磁流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)成員介紹電磁流量計(jì)概述電磁流量計(jì)概述電磁流量計(jì)(Eletromagnetic Flowmeters簡(jiǎn)稱EMF)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。1922年威廉斯首先應(yīng)用電磁流量?jī)x表于封閉圓管，1961年Krohne公司第一次把電磁流量計(jì)應(yīng)用于工業(yè)。50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，近年來(lái)世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量?jī)x表臺(tái)數(shù)的5%6.5%。70年代以來(lái)出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣泛的應(yīng)用。 電磁流量計(jì)的原理和機(jī)構(gòu)電磁

2、流量計(jì)的原理和機(jī)構(gòu)uvL根據(jù)法拉第定律，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線時(shí)，將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B，磁場(chǎng)中作垂直切割磁力線方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體長(zhǎng)度和導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁力線方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。當(dāng)三者相互垂直時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小為：vLuBe電磁流量計(jì)的原理和機(jī)構(gòu)電磁流量計(jì)的原理和機(jī)構(gòu)如圖1所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來(lái)明右手規(guī)則”，其值如下式式中E-感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即流量信號(hào)，V;k-系數(shù)；B-磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；D-測(cè)量管內(nèi)徑，m；-平均流速，m/s。設(shè)液體的體積流量為，那么式中K為儀表常數(shù)，K=4

3、KB/D。電磁流量計(jì)的原理和機(jī)構(gòu)電磁流量計(jì)的原理和機(jī)構(gòu)電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖2，測(cè)量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。電磁流量計(jì)分類電磁流量計(jì)分類按激磁電流方式按流量傳感器與管道連接方式按流量傳感器電極是否與被測(cè)液體接觸按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類按傳感器和轉(zhuǎn)換器組成方式按激磁電流方式按激磁電流方式1、直流激磁直流激磁電磁流量計(jì)用于測(cè)量液體金屬流量，如常溫下汞和高溫下液態(tài)納、鋰、鉀等。在快中子增殖核反應(yīng)堆一次回路中用于測(cè)量攝氏500余度的熔融納流量，見(jiàn)到過(guò)有應(yīng)

4、用于DN300mm管道儀表的報(bào)道。干法效驗(yàn)流量值，與濕法實(shí)流效驗(yàn)相比，精度可達(dá)3% 。除由電磁鐵值流激磁產(chǎn)生次場(chǎng)外，也有用永久磁鐵磁場(chǎng)的較小口徑傳感器。 本類儀表在我國(guó)一般流程工業(yè)中應(yīng)用還屬探索階段，20世紀(jì)6070年代曾成功地應(yīng)用于測(cè)量電解槽常溫泵流量；有色冶金工業(yè)也曾試用于測(cè)量熔鋅液流量，因鋅液在測(cè)量管內(nèi)壁結(jié)垢及氧化鋅等原因，未使用成功。按激磁電流方式按激磁電流方式2、交流激磁 早期電磁流量計(jì)用于50Hz工頻市電激磁，產(chǎn)生正弦波交變磁場(chǎng)；采用交流激磁的理由是為了避免像用直流激磁時(shí)電磁表面產(chǎn)生極化現(xiàn)象，但是由于易受市電鎖引起的與流量信號(hào)同相應(yīng)各種感應(yīng)噪聲的疊加，形成零點(diǎn)漂移等，現(xiàn)在已漸被低頻

5、矩形波激磁所代替。這些疊加的感應(yīng)噪聲是由以下一些原因產(chǎn)生的。 1)液體中渦電流產(chǎn)生與流量信號(hào)同相位噪聲，電極污染形成的噪聲和零點(diǎn)漂移； 2)磁回路中鐵損偏移了激磁電流與磁場(chǎng)間相位，使原來(lái)在信號(hào)回路中變壓器效應(yīng)所形成的正交90）噪聲相移，產(chǎn)生相同噪聲； 3)激磁線圈與信號(hào)線間以及激磁線圈與流體間的靜電感應(yīng)噪聲。 按激磁電流方式按激磁電流方式3、低頻矩形波激磁 自1975年低頻矩形波激磁方式發(fā)表以來(lái)，以其功耗小、零點(diǎn)穩(wěn)定，電極污染影響小等優(yōu)點(diǎn)，得到很快發(fā)展，成為迄今主要激磁方式。流量信號(hào)在信號(hào)電壓基本恒定的區(qū)間采樣取得。激磁頻率為市電的 1/32 1/2 ，常用 1/8 1/4之間。小口徑儀表用較

6、高頻率，大口徑儀表用較低頻率，由制造廠按所用傳感器口徑來(lái)設(shè)定。 矩形波形波交變激磁雖不受慢的極化電壓變化影響，但由于穩(wěn)定磁場(chǎng)短期間直流采用相對(duì)于急劇變化的極化電壓，還會(huì)產(chǎn)生急劇的輸出變化。此外流體中固體顆粒撞擊電極，其表面氧化膜破損，表面電位變化形成尖峰狀噪聲，輸出呈現(xiàn)大幅晃動(dòng)。這一現(xiàn)象稱作漿液噪聲，發(fā)生于高濃度漿液或含土沙粒的液體，影響了低頻矩形波電磁流量計(jì)的應(yīng)用。 按激磁電流方式按激磁電流方式4、雙頻激磁 雙頻激磁是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波，如右圖所示的用兩種頻率采樣和低通、高通濾波器，得到高頻和低頻兩種信號(hào)，合成后得流量信號(hào)，克服了低頻矩形波激磁存在的漿液噪聲和流動(dòng)噪聲，提高儀表的穩(wěn)

7、定性和響應(yīng)性。快速響應(yīng)性可反映頻率高達(dá)1Hz的柱塞泵的流動(dòng)狀況。按流量傳感器與管道連接方式按流量傳感器與管道連接方式(1) 法蘭連接 法蘭連接時(shí)傳統(tǒng)的連接方式，傳感器兩端有連接法蘭，與管道法蘭間用螺栓固定之，可單向安裝。大口徑傳感器都采用本連接方式。體積和重量都比夾裝連接方式大。 DN15600mm 電磁流量計(jì)的兩法蘭面間長(zhǎng)度，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已制定標(biāo)準(zhǔn)ISO 13359;2019予以統(tǒng)一。(2) 夾裝連接 夾裝連接時(shí)近年發(fā)展的連接方式，傳感器本身無(wú)法蘭，以較長(zhǎng)的螺栓夾持在管道兩法蘭之間接入管系。本方式傳感器體積小重量輕，對(duì)于不同壓力規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)管系法蘭孔距適應(yīng)性強(qiáng)；但只適用于較小管徑200mm一

8、下）,承受液體工作壓力較低。按流量傳感器與管道連接方式按流量傳感器與管道連接方式(3)衛(wèi)生型連接下圖中式衛(wèi)生型連接一例，與國(guó)際制酪聯(lián)合會(huì)IDF加持件相連接，實(shí)現(xiàn)快速拆卸和安裝，便于日常頻繁的清洗。按流量傳感器與管道連接方式按流量傳感器與管道連接方式(4) 螺紋連接 右圖中式小口徑儀表螺紋連接方式。該類儀表較多應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等工業(yè)和藥業(yè)配比注入等場(chǎng)所。螺紋連接還有較多應(yīng)用于石油、地質(zhì)勘探等1625MPa以上高壓注水或水泥漿液流量測(cè)量，螺紋形狀則為梯形。 按流量傳感器與管道連接方式按流量傳感器與管道連接方式（5插入式電磁流量計(jì)特點(diǎn)： 插入式電磁流量計(jì)在大管道流量檢測(cè)中，具有絕對(duì)的安裝優(yōu)勢(shì)與價(jià)格優(yōu)

9、勢(shì)。 轉(zhuǎn)換器采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊密，容易電氣安裝，轉(zhuǎn)換器和傳感器具有互換性，可自由變更測(cè)量范圍0.5m/s10m/s）。 儀表應(yīng)用“自動(dòng)歸零原理，消除電化學(xué)干擾信號(hào)，零點(diǎn)自穩(wěn)。 轉(zhuǎn)換器和傳感器具有多種防護(hù)等級(jí)及安裝方式，有適用于潛水安裝的IP68等級(jí)。 適用于水、污水、酸、強(qiáng)堿等導(dǎo)電率在5s/cm以上的液體流量檢測(cè)，特別適用于供排水管道的流量測(cè)量。 流量的測(cè)量只與插入深度有關(guān)，故該流量計(jì)通用性廣、互換性強(qiáng)，一種型號(hào)就可適用于多種規(guī)格管道的流體測(cè)量要求。按流量傳感器與管道連接方式按流量傳感器與管道連接方式插入式電磁流量計(jì)按流量傳感器電極是否與被測(cè)液按流量傳感器電極是否與被測(cè)液體接觸體接觸(1)

10、接觸型電極 與液體接觸的電極是EMF的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通常為一對(duì)電極，大口徑儀表業(yè)有用兩對(duì)電極。非滿管型EMF也有用3對(duì)電機(jī)或條形電極。(2) 非接觸型電極 大面積電極緊貼襯里或絕緣測(cè)量管外表面，以電容耦合方式檢拾流量信號(hào)，可測(cè)量比接觸型電極的電容檢測(cè)方式的電磁流量計(jì)簡(jiǎn)稱電容式電磁流量計(jì)，其原理看上圖。前置放大器置于傳感器內(nèi)僅靠電極，激磁頻率比通常EMF高，為50/2Hz，也有超過(guò)100Hz者。本類儀表不會(huì)產(chǎn)生電極鈍化、氧化和觸媒作用等電極表面效應(yīng)噪聲，也機(jī)會(huì)不存在流動(dòng)噪聲和漿液噪聲。襯里內(nèi)表面覆蓋油脂等非導(dǎo)電層或薄絕緣結(jié)構(gòu)層也不會(huì)影響測(cè)量；但覆蓋層若為導(dǎo)電膜則儀表將無(wú)指示。 按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類按

11、流量傳感器結(jié)構(gòu)分類(1) 短管型 短管型結(jié)構(gòu)即如傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)，流量傳感器帶有測(cè)量管段連接到管道系統(tǒng)中。(2) 插入型 插入式電磁流量計(jì)傳感器實(shí)質(zhì)上是電磁流速傳感器，激磁線圈和電極組裝成桿狀，從待測(cè)管道上開(kāi)孔中插入，測(cè)得的流速與轉(zhuǎn)換器預(yù)置的管道面積等系數(shù)相乘鹽酸求取流量。除單點(diǎn)的“點(diǎn)流速外，還有側(cè)多點(diǎn)“徑流速者。 本型儀表適用于大型管道，因?yàn)槭菧y(cè)量局部流速推算流體流量，測(cè)量精度遠(yuǎn)低于短管型，通常僅用于過(guò)程控制，不適宜應(yīng)用于貿(mào)易核算計(jì)量。但是價(jià)格相對(duì)便宜。應(yīng)用特點(diǎn)還可參閱插入式流量計(jì)。 按傳感器和轉(zhuǎn)換器組成方式按傳感器和轉(zhuǎn)換器組成方式 （1）、一體型傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起直接輸出直流電流

12、或頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)際上成為電磁流量變送器。一體型縮短了二者之間信號(hào)線和激磁線的連接長(zhǎng)度，并使之物外接，隱蔽在儀表內(nèi)部，從而減少信號(hào)衰減和空間電磁波噪聲侵入見(jiàn)右圖）。按傳感器和轉(zhuǎn)換器組成方式按傳感器和轉(zhuǎn)換器組成方式（2分體型分體型是電磁流量計(jì)最普遍應(yīng)用的形式，如右圖所展示的，傳感器接入管道，轉(zhuǎn)換器裝在儀表室或人們易于接近的傳感器附近，相距數(shù)十到數(shù)百米。為防止外界噪聲侵入，信號(hào)電纜通常采用雙層屏蔽。測(cè)量電導(dǎo)率較低液體而相聚超過(guò)30m時(shí)，為防止電纜部分電容造成信號(hào)衰減，內(nèi)層屏蔽也有要求接上與芯線同電位低阻抗源的屏蔽驅(qū)動(dòng)。分離型轉(zhuǎn)換器可遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境，電子部件檢查、調(diào)整和參數(shù)設(shè)定就比較方便。電磁流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)電磁流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)電磁流量計(jì)缺點(diǎn)不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。由于襯里材料和電器絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體。電磁流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)電磁流量計(jì)的測(cè)量通道是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不宜阻塞適用于測(cè)量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。（注：插入式電磁流量計(jì)有所不同）由于感應(yīng)電壓信號(hào)是在整個(gè)充滿磁場(chǎng)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(zhǎng)度為5倍的管道直徑。電磁流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)電磁流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)測(cè)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