《电磁流量计》课件.ppt

7.3 电磁流量计利用法拉第电磁感应定律，测量导电液体体积流利用法拉第电磁感应定律，测量导电液体体积流特点：特点：测量通道是光滑直管，不易阻塞测量通道是光滑直管，不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体；适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体；不产生因检测流量所形成的压力损失；不产生因检测流量所形成的压力损失；不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化影响；不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化影响；前置直管段要求较低；前置直管段要求较低；测量范围度大，通常为测量范围度大，通常为20:120:150:150:1；不能测量电导率很低的液体；不能测量电导率很低的液体；不能用于较高温度的液体。不能用于较高温度的液体。上一页下一页返 回7.3 电磁流量计7.3.1 7.3.1 电磁流量计结构与原理电磁流量计结构与原理7.3.2 电磁流量计的选用与安装电磁流量计的选用与安装上一页下一页返 回7.3.1 电磁流量计结构与原理l1.1.电磁流量计原理电磁流量计原理l2.2.电磁流量计的构成电磁流量计的构成 上一页下一页返 回1.电磁流量计原理l基本原理基本原理：法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律：导体在磁场中切割磁力线运动时产生感应电动势。导体在磁场中切割磁力线运动时产生感应电动势。上一页下一页返 回电电磁磁流流量量计计测测量量原原理理导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势 液体的体积流量液体的体积流量 式中式中,K为仪表常数，为仪表常数，K=4kB/D 在管道直径确定，磁感应强度不变的条件下，在管道直径确定，磁感应强度不变的条件下，体积流量与电磁感应电势有一一对应的线性关系，体积流量与电磁感应电势有一一对应的线性关系，而与流体密度、粘度、温度、压力和电导率无关。而与流体密度、粘度、温度、压力和电导率无关。上一页下一页返 回2.电磁流量计的构成电磁流量计的构成 l电磁流量计流量传感器转换器电磁流量计流量传感器转换器上一页下一页返 回（1）电磁流量计流量传感器外壳外壳磁路系统磁路系统测量管测量管衬里衬里电极电极 上一页下一页返 回外壳外壳（铁磁材料制成）（铁磁材料制成）功能：功能：保护激磁线圈，隔离外磁场的干扰。保护激磁线圈，隔离外磁场的干扰。磁路系统磁路系统 功能：功能：产生均匀的直流或交流磁场产生均匀的直流或交流磁场 直流磁场可用永久磁铁来实现，结构简单直流磁场可用永久磁铁来实现，结构简单 工业现场电磁流量计，一般都采用交变磁场，工业现场电磁流量计，一般都采用交变磁场，上一页下一页返 回磁感应强度为磁感应强度为感应电势为感应电势为测量管测量管 流过被测流体，两端设有法兰，用做连接管道。流过被测流体，两端设有法兰，用做连接管道。测测量量导导管管采采用用不不导导磁磁、低低导导电电率率、低低导导热热率率并并据据有有一一定定机机械械强强度度的的材材料料制制成成，一一般般可可选选用用不不锈锈钢钢、玻璃钢、铝及其它高强度的材料。玻璃钢、铝及其它高强度的材料。衬里衬里 在测量导管内壁的一层耐磨、耐腐蚀、耐高温的在测量导管内壁的一层耐磨、耐腐蚀、耐高温的绝缘材料。绝缘材料。主要功能主要功能：增加测量导管的耐磨性与腐蚀性，：增加测量导管的耐磨性与腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管壁短路。防止感应电势被金属测量导管壁短路。上一页下一页返 回电极：正确引出感应电势信号 l用不锈钢非导磁材料制成，安装时要求与衬里齐平用不锈钢非导磁材料制成，安装时要求与衬里齐平 上一页下一页返 回（2）转换器l功能：功能：放大感应电势、抑制主要的干扰信号。放大感应电势、抑制主要的干扰信号。采用了交变磁场克服了极化现象，但增加了电采用了交变磁场克服了极化现象，但增加了电磁正交干扰信号，正交干扰信号的相位和被测磁正交干扰信号，正交干扰信号的相位和被测感应电势相差感应电势相差900 l消除正交干扰的方法：消除正交干扰的方法：信号引出线自动补偿信号引出线自动补偿转换器的放大电路反馈补偿。转换器的放大电路反馈补偿。上一页下一页返 回转换器与电磁流量传感器连线自动补偿方式 上一页下一页返 回转换器组成原理 上一页下一页返 回转转换换器器方方框框图图7.3.2 电磁流量计的选用与安装l大口径仪表较多应用于给排水工程。大口径仪表较多应用于给排水工程。l中中小小口口径径常常用用于于固固液液双双相相流流等等难难测测流流体体或高要求场所或高要求场所如如测测量量造造纸纸工工业业纸纸浆浆液液和和黑黑液液、有有色色冶冶金金业业的的矿矿浆浆、选选煤煤厂厂的的煤煤浆浆、化化学学工工业业的的强强腐腐蚀蚀液液以以及及钢钢铁铁工工业业高高炉炉风风口口冷冷却却水水控控制制和和监监漏漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。l小小口口径径、微微小小口口径径常常用用于于医医药药工工业业、食食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。品工业、生物工程等有卫生要求的场所。上一页下一页返 回（1）选用考虑要点 精度精度 流速流速 范围度范围度 口径口径 液体电导率液体电导率 上一页下一页返 回精度精度市场上通用型电磁流量计的性能有较大差别，市场上通用型电磁流量计的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为（精度高的仪表基本误差为（0.5%0.5%1%1%）FSFS，精度低的仪表则为（精度低的仪表则为（1.5%1.5%2.5%2.5%）FSFS，两者价格相差两者价格相差1 12 2倍。倍。因因此此测测量量精精度度要要求求不不很很高高的的场场所所（例例如如非非经经济济核核算算仅仅以以控控制制为为目目的的，只只要要求求高高可可靠靠性性和和优优良良重重复复性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的。性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的。上一页下一页返 回流速流速选定仪表口径不一定与管径相同，视流量而定。选定仪表口径不一定与管径相同，视流量而定。流流程程工工业业输输送送水水等等粘粘度度不不同同的的液液体体，管管道道流流速速一一般般是是经经济济流流速速3m/s3m/s。电电磁磁流流量量计计用用在在这这样样的的管管道道上上，传传感感器器口径与管径相同即可。口径与管径相同即可。满度流量满度流量时液体流速可在时液体流速可在1 110m/s10m/s范围内选用，范围内选用，用用于于有有易易粘粘附附、沉沉积积、结结垢垢等等物物质质的的流流体体，选选用用流流速速不不低于低于2m/s 2m/s，自清扫、防止粘附沉积等作用，自清扫、防止粘附沉积等作用 测测量量接接近近阈阈值值的的低低电电导导液液体体，尽尽可可能能选选定定较较低低流流速速（小小于于1m/s1m/s）上一页下一页返 回范围度范围度 电磁流量计的范围度较大，通常不低于电磁流量计的范围度较大，通常不低于2020，带带有有量量程程自自动动切切换换功功能能的的仪仪表表，可可超超过过5050100100。口径口径 国内定型产品的口径从国内定型产品的口径从10mm10mm3000mm3000mm，实实际际应应用用还还是是以以中中小小口口径径居居多多，与与大大部部分分其其他他原原理理流流量量仪仪表表（如如容容积积式式、涡涡轮轮式式、涡涡街街式式或或科科里里奥奥利利质质量量式式等等）相相比比，大大口口径径仪仪表表占占有有较较大比重。大比重。上一页下一页返 回液体电导率液体电导率l使使用用电电磁磁流流量量计计的的前前提提是是被被测测液液体体必必须须是是导导电电的，不能低于阈值（即下限值）。的，不能低于阈值（即下限值）。l电电导导率率低低于于阈阈值值会会产产生生测测量量误误差差直直至至不不能能使使用用，超超过过阈阈值值即即使使变变化化也也可可以以测测量量，示示值值误误差差变变化化不不大大，通通用用型型电电磁磁流流量量计计的的阈阈值值在在1010-4-4（510510-6-6）S/cmS/cm之间，视型号而异。之间，视型号而异。l使使用用时时还还取取决决于于传传感感器器和和转转换换器器间间流流量量信信号号线线长长度度及及其其分分布布电电容容，制制造造厂厂使使用用说说明明书书中中通通常常规定电导率相对应的信号线长度。规定电导率相对应的信号线长度。上一页下一页返 回（2）流量流量传感器安装安装 安装场所安装场所 直管段长度要求直管段长度要求 安装位置和流动方向安装位置和流动方向 接地接地 上一页下一页返 回安装场所测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；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；量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；尽可能避免测量管内变成负压；尽可能避免测量管内变成负压；选择震动小的场所，特别对一体型仪表；选择震动小的场所，特别对一体型仪表；避免附近有大电机、大变压器等引起电磁场干扰；避免附近有大电机、大变压器等引起电磁场干扰；易于实现传感器单独接地的场所；易于实现传感器单独接地的场所；尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；环境温度在环境温度在25/25/101050/60050/600范围内；范围内；环境相对湿度在环境相对湿度在10%10%90%90%范围内；范围内；尽可能避免受阳光直照；尽可能避免受阳光直照；避免雨水浸淋，不会被水浸没。避免雨水浸淋，不会被水浸没。上一页下一页返 回直管段长度要求l长长度度与与大大部部分分其其它它流流量量仪仪表表相相比比要要求求较较低低。9090弯弯头头、T T形形管管、同同心心异异径径管管、全全开开闸闸阀阀后后通通常常认认为为只只要要离离电电极极中中心心线线5 5倍倍直直径径（5D5D）长长度度的直管段，不同开度的阀则需的直管段，不同开度的阀则需10D10D；l下游直管段为（下游直管段为（2 23 3）D D或无要求；或无要求；l各各标标准准或或检检定定规规程程所所提提出出上上下下游游直直管管段段长长度度亦亦不不一一致致，要要求求比比通通常常要要求求高高。这这是是由由于于为为保保证证达到当前级精度仪表的要求。达到当前级精度仪表的要求。上一页下一页返 回安装位置和流动方向l安装方向不受限制安装方向不受限制,但测量固液两相流体最好垂直安装。但测量固液两相流体最好垂直安装。上一页下一页返 回a,b,e不良 c,d良好接地l传感器必须传感器必须单独接地单独接地（接地电阻（接地电阻100100以下）。以下）。l分分离离型型原原则则上上接接地地应应在在传传感感器器一一侧侧，转转换换器器接接地应在同一接地点。地应在同一接地点。l如如传传感感器器装装在在有有阴阴极极腐腐蚀蚀保保护护管管道道上上，除除了了传传感感器器和和接接地地环环一一起起接接地地外外，还还要要用用较较粗粗铜铜导导线线（16mm16mm2 2）绕绕过过传传感感器器跨跨接接管管道道两两连连接接法法兰兰上上，使阴极保护电流与传感器之间隔离。使阴极保护电流与传感器之间隔离。上一页返 回