DN25-DN350 電磁流量計原理

一、電磁流量計原理

電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律進首*首*首*首先進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會產(chǎn)生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應電勢。感應電勢的方向由右手定則判定，感應電勢的大小由下式確定：

Ex=BDv-----------------式（1）

式中Ex—感應電勢，V；

　　B—磁感應強度，T
　　D—管道內(nèi)徑，m
　　v—液體的平均流速，m/s

然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD）/4的乘積，將式（1）代入該式得：

Qv=(πD/4B)* Ex ---------式（2）

由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應強度B不變時，被測體積流量與感應電勢呈線性關系。若在管道兩側各插入一根電極，就可引入感應電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。

據(jù)法拉第電磁流量計原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當導電液體沿測量管軸線運動時，導電液體切割磁力線產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢由兩個檢測電極檢出，數(shù)值大小與流速成正比例，其值為：

E=B·V·D·K

式中： E－感應電勢；

K－與磁場分布及軸向長度有關的系數(shù)；

B－磁感應強度；

V－導電液體平均流速；

D－電極間距；（測量管內(nèi)直徑）

傳感器將感應電勢E作為流量信號，傳送到轉換器，經(jīng)放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協(xié)議。

注：不同電磁流量計參數(shù)略有差異，使用時請務必查看說明書。

根據(jù)法拉第電磁感應定律，在磁感應強度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速v流動時，導電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動勢：

e=KBDv (3-36)

式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可見，體積流量qv與感應電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關系，與磁場的磁感應強度B成反比，與其它物理參數(shù)無關。這就是電磁流量計的測量原理。

需要說明的是，要使式(3—37)嚴格成立，必須使電磁流量計測量條件滿足下列假定：

①磁場是均勻分布的恒定磁場;

②被測流體的流速軸對稱分布;

③被測液體是非磁性的;

④被測液體的電導率均勻且各向同性。

二、電磁流量計產(chǎn)品特點

1. 雙向測量系統(tǒng)。

2. 傳感器所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑。

3. 壓力損失小

4. 測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響

5. 主要應用于污水處理方面

三、電磁流量計結構組成

除了電源以外，常規(guī)的電磁流量計結構通常包括了傳感器以及轉換器兩個部分。其中傳感器將流經(jīng)介質(zhì)的流量轉換成感應電勢，接著感應電勢交由轉換器轉換成信號（4-20MA）進首*首*首*首先進行輸出顯示或者控制。具體結構如下：

殼體：鐵磁材料，線圈外罩，隔離外部環(huán)境的干擾，保證電磁流量計磁場的正常工作狀態(tài)；

導管：基礎結構部分，保證介質(zhì)（具備導電性）流通的管體，必須為不導磁材料如不銹鋼、玻璃鋼、碳鋼等；

電極：其功能是提取與測量成比例的感應電勢信號，電極通常由非磁性材料制成，并要求與襯里齊平，以免流體流動受阻。它的安裝位置應在管道的垂直方向上，以防止沉積物積聚在管道上并影響測量精度。

磁路系統(tǒng)：其功能是產(chǎn)生均勻的DC或AC磁場，直流磁路由永磁體實現(xiàn)，其優(yōu)點是結構相對簡單，來自交流磁場的干擾較小，但容易使通過測量導管的電解液極化，從而使正極被負極包圍，負極 被正離子包圍。外殼是電極的極化現(xiàn)象，會導致兩個電極的內(nèi)部電阻增加，從而嚴重影響電表的正常運首*首*首*首先進行。 當管直徑大時，永磁體相應地大，笨重并且不經(jīng)濟。因此，電磁流量計通常使用交變磁場，并由50HZ工頻電源激勵產(chǎn)生。

轉換器：液流產(chǎn)生的感應電勢信號非常弱，并且受各種干擾因素的影響很大。轉換器的作用是將感應電勢信號放大并將其轉換為統(tǒng)一的標準信號，并抑制主干擾信號。它的任務是將電極檢測到的感應電勢信號Ex放大并將其轉換為統(tǒng)一的標準DC信號。

襯里：在測量管的內(nèi)側和法蘭密封表面上有完整的電絕緣襯里。它直接接觸待測液體，其功能是增加測量導管的耐腐蝕性，并防止感應電位因金屬測量導管的壁而短路。襯里材料主要是耐腐蝕，耐高溫，耐磨的聚四氟乙烯塑料，陶瓷等。