电磁流量计-江苏华云仪表有限公司

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电磁流量计

一、电磁流量计概述原理

是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。的优点是压损极小，可测流量范围大。zui大流量与zui小流量的比值一般为20：1以上，适用的工业管径范围宽，zui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qv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：

Qv=(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=B·V·D·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：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可见，体积流量qv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。这就是的测量原理。

需要说明的是，要使式(3—37)严格成立，必须使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。

二、结构

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。

外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。

衬里：在测量导管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

转换器：由液体流动产生的感应电势信号十分微弱，受各种干扰因素的影响很大，转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

三、特点

1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；

2、测量管内*流动部件，无压损，直管段要求较低。对浆液测量有*的适应性；

3、合理选择传感器衬里和电极材料，即具有良好的耐腐蚀和耐磨损性；

4、转换器采用新颖励磁方式，功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达150：1；

5、转换器可与传感器组成一体型或分离型；

6、转换器采用16位高性能微处理器，2x16LCD显示，参数设定方便，编程可靠；

7、流量计为双向测量系统，内装三个积算器：正向总量、反向总量及差值总量；可显示正、反流量，并具有多种输出：电流、脉冲、数字通讯、HART；

8、转换器采用表面安装技术(SMT)，具有自检和自诊断功能；

9、测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。

10、测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命极长。

11、由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的，是管道载面上的平均值，因此传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径。

12、转换器采用*的单片机（MCU）和表面贴装技术（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零点稳定，参数设定方便。点击中文显示LCD，显示累积流量，瞬时流量、流速、流量百分比等。

13、双向测量系统，可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料，确保产品的性能在长时候内保持稳定。

四、分类

就显示方式分为：分体型，一体型。系列公称通径DN15～DN3000。

分体型是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表，采用单片机嵌入式技术，实现数字励磁，同时在上采用CAN现场总线，属国内*，技术达到国内水平。

分体型在满足现场显示的同时，还可以输出4～20mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。

分体型除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相流，高粘度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。

一体型是根据法拉第电磁感应定律制定，用来测量导电流体的体积流量。由于*的特点已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量。主要用于化工、造纸、食品、纺织、冶金、环保、给排水等行业，与计算机配套可实现系统控制。

一体式及分体式示意图

五、安装

安装场所的选择

　　为了使工作稳定可靠，在选择安装地点时应注意以下几方面的要求：
　　1.尽量避开铁磁性物体及具有强电磁场的设备(大电机、大变压器等)，以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。
　　2.应尽量安装在干燥通风之处，避免日晒雨淋，环境温度应在-20～＋60℃，相对湿度小于85%。
　　3.流量计周围应有充裕的空间，便于安装和维护。

安装建议

　　的测量原理不依赖流量的特性，如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内（如：弯头、切向限流或上游有半开的截止阀）则与测量无关。如果在测量区内有稳态的涡流则会影响测量的稳定性和测量的精度，这时则应采取一些措施以稳定流速分布：
　　a. 增加前后直管段的长度；
　　b. 采用一个流量稳定器；
　　c. 减少测量点的截面。

水平和垂直安装

　　传感器可以水平和垂直安装，但是应该确保避免沉积物和气泡对测量电极的影响，电极轴向保持水平为好。垂直安装时，流体应自下而上流动。

传感器不能安装在管道的zui高位置，这个位置容易积聚气泡。

确保满管安装

　　确保流量传感器在测量时，管道中充满被测流体，不能出现非满管状态。
　　如管道存在非满管或是出口有放空状态，传感器应安装在一根虹吸管上。

弯管、阀门和泵之间的安装

　　为保证测量的稳定性，应在传感器的前后设置直管段，其长度由下图给出。如做不到则应采用稳流器或减小测量点的截面积。

传感器不能安装在泵的进水口

　　为避免负压，传感器不能安装在泵的进水口，而应安装在泵的出水口。

传感器的进口直管段和出口直管段

　　比较理想的安装地点应选择测量点前后有足够的直管段。进口直管段应≥5D，出口直管段≥3D(D为传感器公称口径）。
　　插入式进口直管段应≥ 20 D ，出口直管段≥7D(D为传感器公称口径）。

管道出口为放空时的安装

　　当出口为放空状态时，传感器不应安装在管道放空之处，应安装在较低处。
　　传感器安装在管道下方处时，应保证传感器内被液体充满，不能出现空管状态。

串联安装和平行安装

　　如果有几个传感器需要按顺序串联在同一管道上，每个传感器之间的距离至少应为2个传感器的长度。
　　如果两个以上的传感器彼此并行安装，传感器的距离必须大于1m。

传感器的接地措施

　　传感器产生的流量信号非常小，在满量程时也只有几个毫伏，所以传感器接地应良好。的接地要求有两个方面：
　　1.从的工作原理和流量感应信号电流的回路来分析,传感器和转换器的接地端必须与被测介质同电位。
　　2.接地。以大地为零电位，减少外界干扰。一般情况下,工艺管道都是金属管，本身都是接地的,这点要求很容易满足。但是在外界电磁场干扰较大的情况下,应另行设置接地装置，接地线采用截面大于5mm2的多股铜线,传感器的接地线绝不能接在电机或其它设备的公共地线上,以避免漏电流的影响。接地电阻应小于10Ω。
　　a.传感器在金属管道上安装(金属管道内壁没有绝缘涂层)，按下图接地。