摘要：流量傳感器是把流過(guò)管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號(hào)的流量計(jì)。其轉(zhuǎn)換原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體通過(guò)磁場(chǎng)，切割電磁線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。流量傳感器的磁場(chǎng)是通過(guò)勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)的，分直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁和低頻方波勵(lì)磁。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單說(shuō)是由流量傳感器和變送器組成。
1概述
電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，用來(lái)測(cè)量電導(dǎo)率大于5us/cm的導(dǎo)電液體的流量，是一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)流量的儀表。除了可以測(cè)量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可以用于測(cè)量強(qiáng)酸堿等腐蝕性液體和均勻含有液固兩相懸浮的液體，如泥、礦、紙漿等。
采用電磁感應(yīng)原理測(cè)量流體流速的電磁流量計(jì)，在管道的兩側(cè)加一個(gè)磁場(chǎng)，被測(cè)介質(zhì)流過(guò)管道就切割磁力線，在兩個(gè)檢測(cè)電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其大小正比于流體的運(yùn)動(dòng)速度。可以用于測(cè)量酸堿鹽溶液、水煤漿、礦漿、合成纖維漿和感光乳膠等流量 [1] 。
2技術(shù)原理
2.1 工作原理
電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯(橡膠，特氟隆等)實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。
2.2 測(cè)量原理
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)一導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢(shì)e，其方向由右手定則確，其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度L及導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度u成正比，如果B，L，u三者互相垂直，則e=Blu。
與此相仿，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u(mài)流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線。如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱(chēng)分布，兩電極之間也產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：e=BD式中，為管道截面上的平均流速。由此可得管道的體積流量為：qv=4BLV/πD2由上式可見(jiàn)，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D呈線性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其他物理參數(shù)無(wú)關(guān)，這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理。
需要說(shuō)明的是，要使式qv=4BLV/πD2嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)測(cè)量條件滿足下列假定：
（1）磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng)；
（2）被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱(chēng)分布；
（3）被測(cè)液體是非磁性的；
（4）被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性 [2] 。
3電磁流量計(jì)特點(diǎn)?
（1）測(cè)量精度不受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系，因此測(cè)量精度高。
（2）測(cè)量管道內(nèi)無(wú)阻流件，因此沒(méi)有附加的壓力損失；測(cè)量管道內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件，因此傳感器壽命極長(zhǎng)。
（3）由于感應(yīng)電壓信號(hào)是在整個(gè)充滿磁場(chǎng)的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長(zhǎng)度為5倍的管道直徑。
（4）傳感器部分只有內(nèi)襯和電極與被測(cè)液體接觸，只要合理選擇電極和內(nèi)襯材料，即可耐腐蝕和耐磨損。
（5） LDE轉(zhuǎn)換器采用單片機(jī)(MCU)和表面貼裝技術(shù)(SMT)，性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便。點(diǎn)擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時(shí)流量、流速、流量百分比等。
（6）雙向測(cè)量系統(tǒng)，可測(cè)正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料，確保產(chǎn)品的性能在長(zhǎng)時(shí)候內(nèi)保持穩(wěn)定 [3] 。
4安裝時(shí)需注意的事項(xiàng)
電磁流量傳感器外殼防護(hù)等級(jí)一般是IP65（國(guó)際GB4208外殼防護(hù)等級(jí)——防塵防碰水級(jí)），其安裝主要要求是：
（1）變送器可垂直，水平，傾斜安裝，應(yīng)保證滿管條件，即應(yīng)安裝在任何時(shí)候測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)部能充滿液體，以防止由于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)沒(méi)有液體而指針不在零位造成的錯(cuò)覺(jué)。最好垂直安裝，使液體自下而上流經(jīng)儀表，如不能垂直安裝時(shí)，也可以水平安裝，但要使兩電極在同一水平而上。
（2）變送器和轉(zhuǎn)換器必須使用同一電源。
（3）變送器上游側(cè)應(yīng)有不小于5D的直管段，當(dāng)有閥門(mén)，擴(kuò)大管時(shí)應(yīng)加長(zhǎng)到10D。上游的截止閥應(yīng)全開(kāi)，不能全開(kāi)時(shí)，閥應(yīng)按截流方向(即插入方向)和電極軸成45度的角設(shè)置。調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在下游側(cè)。為防止液體擾動(dòng)，擴(kuò)大管的圓錐角應(yīng)小于15度。
（3）傳感器應(yīng)安裝在干燥通風(fēng)的地方，避免潮濕、容易積水受淹，還應(yīng)避免陽(yáng)光直射和雨水直接淋澆。
（4）盡可能避免安裝在周?chē)h(huán)境溫度過(guò)高的地方。
（5）安裝傳感器的管道上應(yīng)無(wú)較強(qiáng)的漏電流，應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離有強(qiáng)電磁場(chǎng)的設(shè)備，如大機(jī)電、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾：
（6）安裝傳感器的管道或地面不應(yīng)有強(qiáng)烈的震動(dòng)，特別是一體型儀表；
（7）安裝傳感器的地點(diǎn)要考慮工作人員現(xiàn)場(chǎng)維修的空間。
5電磁流量計(jì)的投運(yùn)步驟
（1）打開(kāi)閥門(mén)，使液體充滿系統(tǒng)。
（2）排除泄露點(diǎn)。如法蘭一側(cè)出現(xiàn)泄露，可將對(duì)側(cè)法蘭
螺栓每次松半扣，同時(shí)相應(yīng)上緊泄露側(cè)螺栓。
（3）排除系統(tǒng)內(nèi)殘留氣體。
（4）接通變送器和轉(zhuǎn)換器的電源，通電預(yù)熱。
（5）關(guān)閉閥門(mén)，使變送器內(nèi)充滿液態(tài)。
（6）檢查調(diào)整轉(zhuǎn)換器零點(diǎn)。
（7）重新打開(kāi)閥門(mén)，達(dá)到100%流量，檢查輸出是否正確和穩(wěn)定。
6結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)如今我國(guó)多數(shù)工廠是采用國(guó)產(chǎn)電磁流量計(jì)，其性能指標(biāo)較以往有了較大進(jìn)步，但和國(guó)外產(chǎn)品相比還有進(jìn)步的空間，所以提高電磁流量計(jì)的測(cè)量精度和質(zhì)量，降低維護(hù)費(fèi)用，是現(xiàn)階段以及今后的主要發(fā)展方向。
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