电磁流量传感器选型

发布时间:2012-06-09

电磁式流量传感器的工作原理及使用

     导电性的液体在流动时切割磁力线,也会产生感生电动势。因此可应用电磁感应定律来测定流速,电磁流量传感器就是根据这一原理制成的。

    电磁式流量传感器的工作原理图。在励磁线圈通以励磁电压后,绝缘导管便处于磁力线密度为B的均匀磁场中,当平均流速为v的导电性液体流经绝缘导管时,那么在导线内径为D的管道壁上设置的一对电极中,便会产生如下式所表示的电动势e,即

式中v——液体的平均流速(m/s)
B——磁场的磁通密度(T)
D——导管的内径(m)


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液体流动的容积流量

     根据上式可以看出,容积流量Q与电动势e成正比。如果我们事先知道导管内径和磁场的磁通密度B,那么就可以通过对电动势的测定,求出容积的流量。

虽然电磁流量传感器的使用条件是要求流体是导电的,但它还是有许多优点。

(1).没有机械可动部分。

(2).由于电极的距离正好为导管的内径,因此没有妨碍流体流动的障碍,压力损失极小。

(3).能够得到与容积流量成正比的输出信号。

(4).测量结果不受流体粘度的影响。

(5).由于电动势是在包含电极的导管的断面处作为平均流速测得的,因此受流速分布影响较小。

(6).测量范围宽,可以从0.005——190000m3/h。

(7).测量精度高,可达±0.5%。

使用电磁流量传感器时应注意以下几点:
[1].由于管道是绝缘体,电流在流体中流动很容易受杂波的干扰,因此必须在安装流量传感器管道的两端设置接地环,使流体接地。

[2].虽然流速对精度影响不大,为消除这种影响,应保证上流道有足够的直线长度。

[3].使用电磁流量计时,必须使管道内充满液体。好是把管道垂直设置,让被测液体从上至下流动。

[4].测定电导率较小的液体时,由于两电极间的内部阻抗比较高,所以信号放大器要有100MΩ的输入阻抗。为保证传感器正常的工作,液体的电导率必须保证在5s/cm以上。

     电磁流量传感器可以广泛应用于自来水、工业用水、农业用水、海水、污水、污泥、化学药品、食品、矿浆等流体的检测 

用以测量管路中流体流量(单位时间内通过的流体体积)的仪表。有转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。

流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。

这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为量测量和流量测量,其仪表分别称作量表和流量计。

量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做量表使用,而量表亦备有流量发讯装置。因此,以严格意义来分流量计和量表已无实际意义。

按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。

按照目前流行、广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计,来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。

1、差压式流量计

差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。

差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。

二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。

差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。

检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。

所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流即可确定其流量值和估算测量误差。

非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。

差压式流量计是一类应用广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是重要的一类流量计。

优点:

(1)应用多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;

(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;

(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。

缺点:
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(1)测量精度普遍偏低;

(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;

(3)现场安装条件要求高;

(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。

注:一种产品:引进美国航天航空局而开发的平衡流量计,这种流量计的测量精度是传统节流装置的5-10倍,压力损失1/3。压力恢复快2倍,小直管段可以小至1.5D,安装和使用方便,大大减少流体运行的能力消耗。

应用概况:

差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。

2、浮子流量计

浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。

浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。

80年代中期,日本、西欧、美国的销售金额占流量仪表的15[%]~20[%]。产量1990年估计在12~14万台,其中95[%]以上为玻璃锥管浮子流量计。

特点:

(1)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险;

(2)适用于小管径和低流速;

(3)压力损失较低。

3、容积式流量计

容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积量。

容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。

优点:

(1)计量精度高;

(2)安装管道条件对计量精度没有影响;

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