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          插入式電磁流量計

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          插入式電磁流量計工作原理與性能特點

          來源:作者:發表時間:2017-10-19 09:44:55

           電磁流量計的工作原理

          電磁流量計王作原理示意圖
                  如圖所示,電磁流量計內徑D必須與管道內徑的大小一致,其測量原理是基于法拉第電磁感應定律,主要用于測量導電性液體的流量,如上圖1-1所示,當液體切割磁感線時,在磁場中會產生感應電動勢,其大小正比于流體的平均速度。由定義可知被測感應電壓的計算公式如下:
          20171019094732.jpg
                  測量E即可得到液體流量:
                  由式(1-1),(1-3)可知流量Qv:
          20171019094739.jpg
          20171019094743.jpg
              上述公式中,管道內徑D與磁場強度B是保持不變的。由此可知,感應電動勢E只與瞬時體積累計流量Q是線性關系,其他的物理量的改變則不造成任何影響。
           
          2、插入式電磁流量計工作原理
                  插入式電磁流量計在電磁流量計的基礎上發展而來的。它是一種點流速型插入式流量計,通過電磁工作原理測量管道流場分布中某點的流速,然后推導出整個管道橫截面的平均流速,其工作原理示意圖如圖1-2所示;
          插入式電磁流量計傳感器的工作原理示意圖
                  根據電磁感應定律可知,插入式電磁流量計的基本微分方程為:
          20171019094917.jpg
                  上式U為兩對電極的感應電壓,V為導體的流動速度,B為線圈產生的磁感應強度,可認為是定值。求解上述積分方程一定要知道邊界條件,我們用積分表達式的方法來計算上圖所示情況的泊松方程的邊界問題,泊松方程如下[8]:
          20171019094922.jpg
                  為了求解兩個電極間的電位差,首先引入格林函數G:
          20171019094925.jpg
                  兩個電極的電位分別為Ua、Ub,且兩個電極的大小相同,其表面積為So:
          20171019094941.jpg
                  根據公式(1-8),(1-9)計算可得:
          20171019094947.jpg
                  由式(1-10)可知,當測量區域的邊界固定,即h固定時,k為常數;且當h趨近于無窮大時,k值趨近于1。
           
                  傳感器上的電極檢測出感應電動勢,然后通過專用電纜將其傳送至智能變送器,智能變送器將電信號進行放大,之后再根據數學模型將其轉換成流量信號,再將流量標準的4 ̄20MA、1 ̄5VDC信號輸出到流量二次儀表或DCS[9]。
           
          3、電磁流量計與插入式電磁流量計的特點
          電磁流量計(左)與插入式電磁流量計(右)
          電磁流量計具有很多突出的特點
                  (1)流量測量的量程范圍寬;
                  (2)適用于多種液體的測量,只要液體可W導電,便可W進行流量測量;
                  (3)流量測量結果只與瞬時體積累計流量Q有關,與其他物理參數,例如粘性,密度等沒有任何關系;
                  (4)輸出電動勢與流速變化同步,響應及時;在大曰徑管道的流量測量中,電磁流量計的成本十分昂貴,而且安裝困難,而插入式電磁流量計是在傳統的電磁流量計上發展起來的一種點流速計,插入式電磁流量計不僅繼承了傳統電磁流量計的優點,還具有其自身特有的優點
                  (1)結構精簡,無可動部件,使用年限長;
                  (2)體積小,重量捏,安裝方便,維護量小;
                  (3)有截止閥,不斷流即可安裝,拆卸,方便用戶維護、檢修;
                  (4)測量時不受被測管道材質的影響;
                  (5)大口徑儀表制造成本低,曰徑越大,此優點越突出;
                  (6)液體流動特性會對儀表的測量結果造成很大的影響,因此測試現場需有一段長直管道;
                  (7)流量計的校驗非常簡單,一般只需要校驗測量頭。
                  (8)它是一種便攜式流量計,可測量任意日徑的管道,可安置于管道任意部位(只要準備有插入口)。
                  (9)儀表測量的精度一般較低(2.5〇/〇 ̄4%)FS
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