電磁流量計的工作原理及選型原則

電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進(jìn)行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點(diǎn)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(xiàn)性，精確度較高，可測量電導率≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

一、測量原理

當導體在磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，在導體中會(huì )產(chǎn)生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場(chǎng)中的中效長(cháng)度及導體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運動(dòng)的速度成正比。同理，導電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)而切割磁感應力線(xiàn)時(shí)，也會(huì )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（πD2）/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(shí)，被測體積流量與感應電勢呈線(xiàn)性關(guān)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。

二、電磁流量計的結構

電磁流量計的結構主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成。

磁路系統：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用永久磁鐵來(lái)實(shí)現，其優(yōu)點(diǎn)是結構比較簡(jiǎn)單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過(guò)測量導管內的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負離子包圍，負電極被正離子包圍，即電極的極化現象，并導致兩電極之產(chǎn)蝗內阻增大，因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時(shí)，永久磁鐵相應也很大，笨重且不經(jīng)濟，所以電磁流量計一般采用交變磁場(chǎng)，且是50HZ工頻電源激勵產(chǎn)生的。

測量導管：其作用是讓被測導電性液體通過(guò)。為了使磁力線(xiàn)通過(guò)測量導管時(shí)磁通量被分流或短路，測量導管必須采用不導磁、低導電率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成，可選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。

電極：其作用是引出和被測量成正比的感應電勢信號。電極一般用非導磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過(guò)時(shí)不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度。

外殼：應用鐵磁材料制成，是分配制度勵磁線(xiàn)圈的外罩，并隔離外磁場(chǎng)的干擾。

襯里：在測量導管的內側及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體，其作用是增加測量導管的耐腐蝕性，防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

轉換器：由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應電勢信號十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉換成統一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務(wù)是把電極檢測到的感應電勢信號Ex經(jīng)放大轉換成統一的標準直流信號。

三、電磁流量計的選用與安裝

電磁流量計的合理選用及正確安裝對提高流量計的測量精度和延長(cháng)儀表壽命，都是極其重要的。其選用原則有以下四點(diǎn)：

1、被測流體必須是導電液體，它不能測量氣體、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物質(zhì)，也不能測量純凈水。

2.口徑與量程的選擇。流量計口徑比管道內徑小，流量計的量程根據不低于預計的最大流量值的原則選擇滿(mǎn)量程刻度，常用流量最好超過(guò)滿(mǎn)量程的50%，這樣可獲得較高的測量精度。常用流速為2-4m/s 最合適。

3、壓力的選擇：使用壓力必須低于電磁流量計額定工作壓力，一般不超過(guò)16×105Pa。

4、 溫度的選擇。被測介質(zhì)溫度不能超過(guò)襯里材料的容許使用溫度一般≤200℃。

電磁流量計的安裝注意事項：

1、安裝位置。電磁流量計可以垂直、水平安裝，但推薦垂直安裝，且被測流體是自下而上流動(dòng)。也可以水平安裝，但要使兩電極在同一水平面上。水平安裝時(shí)要保證在何時(shí)測量導管都充滿(mǎn)液體。

2、電磁流量計信號比較弱，滿(mǎn)量程時(shí)只有幾毫伏，且流量很小時(shí)，只有幾微伏，外界稍有干擾就會(huì )影響到測量精度。因此，流量計的外殼、屏蔽線(xiàn)、測量導管都要接地。要求單獨設置接地點(diǎn)，千萬(wàn)不要連接在電機或上、下管道上。

3、流量計的安裝地點(diǎn)要遠離一切磁源（如大功率電機、變壓器等）。

4、電磁流量計是速度式流量計。當流線(xiàn)頒布不符合設定條件時(shí)，將產(chǎn)生測量誤差。因此，在電磁流量計前必須有10D左右的直管段，以消除各種局部阻力對流線(xiàn)分布對稱(chēng)性的影響。(end)