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.
电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成.
磁路系统:其作用是产生均匀的直流或交流磁场.直流磁路用磁铁来实现,其优点是结构比较简单,受交流磁场的干扰较小,但它易使通过测量导管内的电解质液体极化,使正电极被负离子包围,负电极被正离子包围,即电极的极化现象,并导致两电极之间内阻增大,因而严重影响仪表正常工作.当管道直径较大时,磁铁相应也很大,笨重且不经济,所以电磁流量计一般采用交变磁场,且是50HZ工频电源激励产生的.
测量导管:其作用是让被测导电性液体通过.为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等.
电极:其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号.电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍.它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度.
流量计在规定的流量范围内准确度等级、大允许误差应符合表1的规定.流量计误差表示使用相对示值误差.
准确度等级和大允许误差
准确度等级 | () | () | ||
大允许误差 | ±% | (±%) | (±%) | ±% |
准确度等级 | / | |||
大允许误差 | ±% | ±% | ±% | / |
注:优先采用不带括号的等级 |
引用误差
对于用于瞬时流量指示的流量计误差表示也可使用引用误差,其大允许误差系列应符合表1规定,其检定结果的标书中不再给出准确等级,而使用其大允许误差表示,且还应在大允许误差后标注FS,如±%FS.
在一台流量计的一次检定中,应按照准确度等级和引用误差之中的一种给出流量计误差表示方法;对于使用相对示值误差和引用误差组合表示误差的流量计,一次检定中也应统一使用一种方法表示其误差.
重复性
流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的大允许误差值的1/3.
测量范围
电磁流量计测量范围度大,通常为20:1~50:1,可选流量范围宽;电磁流量计的口径范围比其它品种流量仪表宽,从几毫米到3米;可测量正反双向流量,也可测脉动流量,只要脉动频率低于激磁频率很多;仪表输出本质上是线性的;易于选择与流体接触件的材料品种,可应用于腐蚀性流体等优点.由于电磁流量计测量含有悬浮固体或污脏体的机会远比-流量仪表多,出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高. 若附着层电导率与液体电导率相近,仪表还能正常输出信号,只是改变流通面积,形成测量误差的隐性故障;若是高电导率附着层,电极间电动势将被短路;若是绝缘性附着层,电极表面被绝缘而断开测量电路.后两种现象均会使仪表无法工作.
折叠编辑本段主要产品
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.大流量与小流量的比值一般为20:1以上,适用的工业管径范围宽,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.
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:
Ex=BDv-----------------式(1)
式中Ex—感应电势,V;
B—磁感应强度,T
D—管道内径,m
v—液体的平均流速,m/s
然而体积流量v等于流体的流速v与管道截面积(πD²)/4的乘积,将式(1)代入该式得:
v=(πD/4B)* Ex ---------式(2)
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.
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:
E=.K
式中: E-感应电势;
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;(测量管内直径)
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 (3-36)
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:
v= πeD/4KB (3-37)
由上式可见,体积流量v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.
电磁流量计有两个运行状态:自动测量状态和参数设置状态.
仪表通电时,自动进入测量状态.在自动测量状态下,电磁流量计自动完成各测量功能并显示相应的测量数据.在参数设置状态下,用户使用四个面板键,完成仪表参数设置.
1、按键功能
自动测量状态下键功能
下键:循环选择屏幕下行显示内容;
上键:循环选择屏幕上行显示内容;
复合键+确认键:进入参数设置状态;
确认键:返回自动测量状态;
测量状态下,LCD显示器对比度的调节:小液晶是通过"复合键+上键"或"复合键+下键"按数秒钟;大液晶是通过调节大液晶背面的电位器来实现.
参数设置状态下键功能
下键:光标处数字减1;
上键:光标处数字加1;
复合键+下键:光标左移;
复合键+上键:光标右移;
确认键:进入/退出子菜单;
确认键:在任意状态下,连续按下两秒钟,返回自动测量状态.
注:1.使用"复合键"时,应先按下复合键再同时按住上"上键"或"下键"
2.在参数设置状态下,3分钟内没有按键操作,仪表自动返回测量状态.
3.流量零点修正的流向选择,可将光标移左面的"+"或"—"用"上键"或"下键"切换使之与实际流向相反.
4.流量的单位选择,可将光标移"流量量程设置"菜单的原显示的流量单位下,然后用"上键"或"下键"切换使之符合需要.
2、参数设置功能键操作
要进行电磁流量计参数设定或修改,必须使流量计从测量状态进入参数设置状态.在测量状态下,按"复合键+确认键"出现状态转换密码(0000),根据保密级别,按厂家提供的密码对应修改.再按"复合键+确认键"后,则进入需要的参数设置状态.
智能型电磁流量计传感器在工艺管道上的安装
1.智能型电磁流量计测堵管在任何时刻必须完全注满介质,不能在不满管或空管的情况下正常工作.在介质不满管时,可采用抬高流量计后端出水管高度的方法使介质满管,避免不满管及气体附着在电极上.
2.管道内有真空会损坏流量计的内衬,需特别注意.
3.流动的正方向应与流量计上箭头所指的正方向一致.
4.智能型电磁流量计即可在直管道上安装,也可以在水平或倾斜管道上安装,但要求二电极的中心连线处于水平状态.
5.对于液、固两相流体,好采用垂直安装,使被测介质自上而下流动,可使流量计衬里磨损均匀,延长使用寿命.
6.流量计在管道法兰附近确保有足够的空间,以便安装和维护.
7.若测量管道有振动,在流量计的两侧应有固定的支座.
8.测量介质为重污染液体的,在旁路管道安装流量计本体,不中断工艺运行,即可排空与清流.
9.安装聚四氟乙烯内衬的流量计时,连接法兰的螺栓应注意均匀拧紧,否则容易压坏聚四氟乙烯内衬,好用力矩扳手.
