2019-07-25 · 专业的流体测量控制一体化解决方案
电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律。其传感器部分由线圈、电极和绝缘内衬组成,在测量时传感器中的励磁线圈通电产生磁场,当导电流体通过磁场时,由于切割磁力线的作用力,产生微小的感应电动势,由电极将这些微小的感应电动势采集,并输送至仪表的转换器部分,对信号进行放大、修正等操作,再通过公式将其换算成相应的流量数据,最终显示到仪表或输出到上位机系统。
原理图
当导电流体流过垂直于流动方向的磁场时,导电液体感应出与平均流速成正比的感应电压E,其感应电压通过两个直接与流体接触的电极检出,经转换器放大、滤波、整形,送至MCU,完成瞬时流量、累积流量的显示及输出控制。E=KBVD式中:E---感应电压 K---仪表常数 B---磁感应强度V---测量管面内平均流速 D---流量计的通径
产品结构图
一款好的电磁流量计,具有较高的测量准确度,稳定的产品性能,目前电磁流量计的准确一般为0.3级、0.5级,而部分小口径产品可以做到0.2级。由于其测量原理的特殊性,需要测量介质具有一定的电导率(一般大于5us/cm),同时测量始动流速也有一定的要求(一般大于0.5m/s)。
TSD电磁流量计在进行流体流量时,具有很多优势,目前在各行业中被广泛应用。
(1)测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求相对较低;
(2)测量精度高,稳定性强,抗振动干扰能力强;
(3)测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
(4)具有多种电极和衬里选择,抗介质腐蚀能力强。
当然电磁流量计也有着其独有局限性:
(1)测量介质,必需具有一定的电导率(一般大于5us/cm),同时测量始动流速也有一定的要求(一般大于0.5m/s)
(2)测量介质的温度受限于衬里材质,对于高温介质的测量效果不佳。
(3)无法测量气体、蒸气等介质。
(4)测量电极长时间工作,可能会出现结垢情况,需清洁后才可测量
(5)对于高粘稠介质和固液两相介质的则量,需采用高频励磁方式,低频低磁精度差。
(6)由于传感器结构原理的限制,大口径产品成本过高,导致产品口径增大,价格直线增高。
(7)由于其原理限制,仪表传感器线圈需通电产生磁场,估期功耗相对较高,不太适合电池供电。
虽然有着上述的一些缺点,但是目前电磁流量计在大部分液体介质的测量时,仍被大量使用,其优秀的测量准确度及低维护成本,深受广大客户喜爱。
综上所述,电磁流量计有着自已的优缺点,用户根据行业及工况条件,选择合适的流量计产品。
每种流量计都有自己的特征,虽然电磁阀流量计有很多优点,但并不是适合所有的工况,正如进口流量计品牌美国威盾VTON的工程师所说的,每种产品都有他的缺点,因此要根据优点和缺点来选择合适的进口流量计;本文根据在美国威盾VTON流量计工作多年的经验,总结了进口电磁流量计的优点和缺点,希望对读者能有帮助。
一、进口电磁流量计的优点
(1)测量管内无阻流件,压力损失为零,不易堵塞。
(2)只要选择合理的电极及村里材料,即可达到耐腐蚀,耐磨损的要求。比如美国威盾VTON的进口电磁流量计,主要的电极材料有耐酸钢和含钼耐酸钢,哈氏合金B,哈氏合金C,铂铱合金和钽,主要衬里材料有F40和F46氟塑料。
(3)测量结果与液体的压力、温度、密度、粘度、电导率(不小于最低电导率5μS/cm)等物理参数基本无关,不受环境影响,所以测量精度高、工作稳定、可靠。
(4)采用最新模拟信号技术和高性能超大规模集成芯片,对信号进行隔离、滤波、放大及数字处理。精确显示测量结果。
(5)可用于大口径管道测量。比如美国威盾VTON的进口电磁流量计,有用于DN450-800的管道。
(6)对影响测量结果的参数进行自动监控和修正,对全量程采用分段流量系数的设置和修正,因而扩大了测量范围,提高了智能化程度和测量精度,大大提高了稳定性能。
(7)具有空管保护,测量值断电保护及过量程报警功能,传感器安装不受液体流动方向限制,可实现双向测流。
(8)采用带背光点阵式双排流量显示器,同时显示瞬时流量、累计流量,并能显示工作状态、参数、计量单位等。
(9)量程范围宽,正常适用范围20:1,一般30:1或更大。
(1)电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比,而与对称分布下的流动状态(层流或湍流)无关。所以电磁流量计的量程范围极宽,其测量范围度可达100:1,有的甚至达1000:1的可运行流量范围。
(2)工业用电磁流量计的口径范围极宽,从几个毫米一直到几米,而且国内已有口径达3m的实流校验设备,为电磁流量计的应用和发展奠定了基础。
(3)电磁流量计的传感器结构简单,测量管内没有可动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失,是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。
(4)电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量。
(5)可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件,与被测流体接触的只是测量管内衬和电极,其材料可根据被测流体的性质来选择。例如,用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做内衬,可测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质;采用耐磨橡胶做内衬,就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥浆等液固两相流以及各种带纤维液体和纸浆等悬浊液体。
(6)电磁流量计是一种体积流量测量仪表,在测量过程中,它不受被测介质的温度、粘度、密度以电导率(在一定范围)的影响。因此,电磁流量计只需经水标定后,就可心用来测量其它导电性液体的流量。
电磁流量计主要不足如下。
1)不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。
2)不能用来测量电导率很低的液体介质,如对石油制品或有机溶剂等介质,目前电磁流量计还无能为力。
电磁流量计具有以下优点:
1、电磁流量计的变送器结构简单,没有可动部件,也没有热河阻碍流体流动的节流部件,所以当流体通过时不会引起任何附加的压力损失。同时,它不会引起诸如磨损、堵塞等问题,特别适用于测量带有固体颗粒的矿浆、污水等液固两相流体,以及各种粘性较大的浆液等。同样,由于它结构上无运动部件,因此可附上耐腐蚀绝缘衬里或选择耐腐材料制成电极,起到很好的耐腐蚀性能,使之可用于各种腐蚀性介质的测量。
2、电磁流量计是一种体积流量测量仪表,在测量过程中,它不受被测介质的温度、粘度、密度以及电导率(在一定范围内)的影响,因此,电磁流量计只需经水标定以后,就可以用来测量其他导电性液体的流量,而不需要附加其他修正。
3、电磁流量计的量程范围极宽,一台电磁流量计的量程比可达1:100.此外,电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称分布下的流动状态(层流或絮流)无关。
4、电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,而且线性好。因此,可将测置信号直接用转换器线性地转换成标准信号输出,可就地指示,也可远距离传输。
电磁流量计虽具有上述优良特性,但目前它还有一些不足之处,以致在使用上受到一定限制。主要有如下几点:
1、电磁流量计不能用于测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。
2、电磁流量计目前还不能用来测量电导率很低的液体介质,被测液体介质的电导率不能低于 10 -5(S/cm),相当于蒸馏水的电导率,对石油制品或者有机溶剂等还无能为力。
3、由于测量管绝缘衬里材料受温度的限制,目前工业电磁流量计还不能测量高温高压流体。
4、电磁流量计受流速分布影响,在轴对称分布的条件下,流量信号与平均流速成正比,所以,电磁流量计前后也必须有一定长度的前后直管段。
5、电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。
同时,由于传感器的信号很小,为了使传感器稳定可靠地工作,准确地感受流量信号,传感器应满足如下要求:
1、能提供一个足够大的且与流量成正比的电势信号。
2、能把干扰信号抑制到最小程度,使信噪比足够大。
3、能适应恶劣环境条件,工作可靠。
由于电磁流量计有其独特的优点,因此被广泛应用于化工化纤、食品、造纸、制糖、矿冶、给排水、环保、水利水工、钢铁、石油、制药等工业领域中,用来测量各种酸/碱/盐溶液、泥浆、矿浆、纸浆、煤水浆、玉米浆、糖浆、石灰乳、污水、冷却原水、给排水、盐水、双氧水、啤酒、麦汁、饮料、黑液、绿液等导电液体介质的体积流量。
目前,电磁流量计应用领域广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程;中小口径仪表常用于高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水控制,造纸工业测量纸浆液和黑液,化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;小口径、微小口径仪表常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。
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优点:
电磁流量计的反应灵敏,无机械惯性,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量。
缺点:
不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体;
不能用来测量电导率很低的液体介质,电磁流量计还不能测量石油制品或有机溶剂等介质;
不能用于测量高温介质。目前受到普通工业用电磁流量计测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制;
电磁流量计容易受到外界电磁干扰的影响。电磁流量计应用领域广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程,中小口径常用于高要求或难测场合。电磁流量计一定要安装在管路的最低点或者管路的垂直段,才能保证电磁流量计的使用和对精度的要求。