德國科隆KROHNE電磁流量計的工作原理

                          德國科隆KROHNE電磁流量計的工作原理

德國科隆KROHNE堅持創(chuàng )新，創(chuàng )造并保持了多項，一直是工業(yè)測量領(lǐng)域里的標竿，著(zhù)測量?jì)x表的變革和發(fā)展。

在中國已具備了電磁流量計、質(zhì)量流量計、轉子流量計、渦街流量計、雷達物位計等主要測量?jì)x表的生產(chǎn)及標定能力，不但可為中國主要工業(yè)測量領(lǐng)域提供高科技產(chǎn)品及良好的測量解決方案，也可為整個(gè)大中華區提供更有力的支持。

德國科隆KROHNE電磁流量計結構

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。

特點(diǎn)

1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響；

2、測量管內*流動(dòng)部件，無(wú)壓損，直管段要求較低。對漿液測量有*的適應性；

3、合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性；

4、轉換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點(diǎn)穩定、度高。流量范圍度可達150：1；

5、轉換器可與傳感器組成一體型或分離型；

6、測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線(xiàn)性關(guān)系，因此測量精度高。

7、測量管道內無(wú)阻流件，因此沒(méi)有附加的壓力損失；測量管道內無(wú)可動(dòng)部件，因此傳感器壽命極長(cháng)。

8、轉換器采用進(jìn)的單片機（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩定，參數設定方便。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。

9、雙向測量系統，可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和材料，確保產(chǎn)品的性能在長(cháng)時(shí)候內保持穩定。

電磁流量計的管道內沒(méi)有其他部件，所以除用于測量導電流體的流量外，還可用于測量各種粘度的不導電液體（其中加入易電離物質(zhì)）的流量。在核能工業(yè)中經(jīng)常使用電磁流量計。

襯里選擇

電磁流量計內襯材料正確選用方法

應根據被測介質(zhì)的腐蝕性，磨損性和溫度來(lái)選擇內襯材料：

一、天然橡膠（軟橡膠）

1、較好的彈性，耐磨性和扯斷力

2、耐一般的弱酸、弱堿的腐蝕

3、 測水、污水

二、耐酸橡膠（硬橡膠）

可耐常溫下的鹽酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀的腐蝕，但不耐強氧化劑的腐蝕

測一般的酸、堿、鹽溶液

三、氯丁橡膠（Neoprene）

1、*的彈性，高度的扯斷力，耐磨性能好

2、耐一般低濃度的酸堿、鹽溶液的腐蝕，但不耐氧化性介質(zhì)的腐

<80℃；

測水、污水、泥漿和礦漿

四、聚胺脂橡膠（Polyurethane）

1、*的耐磨性能

2、耐酸、堿性能差

<40℃

測中性強磨損的煤漿、泥漿和礦漿

五、聚四氟乙烯（PTFE）

1、耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸、王水、濃堿和各種有機溶劑

2、耐磨性能好，粘接性能差

-80～+180℃；

測濃度、濃堿強腐蝕性溶液及衛生類(lèi)介質(zhì)

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。大流量與小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，大可達3m，輸出信號和被測流量成線(xiàn)性，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(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)中的有效長(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。

據法拉第電磁感應原理，在與測量管軸線(xiàn)和磁力線(xiàn)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(xiàn)運動(dòng)時(shí)，導電液體切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢由兩個(gè)檢測電極檢出，數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(chǎng)分布及軸向長(cháng)度有關(guān)的系數；

B－磁感應強度；

V－導電液體平均流速；

D－電極間距；（測量管內直徑）

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(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)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略有差異，使用時(shí)請務(wù)必查看說(shuō)明書(shū)。

根據法拉第電磁感應定律，在磁感應強度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速v流動(dòng)時(shí)，導電流體就切割磁力線(xiàn).如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內流速分布為軸對稱(chēng)分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)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。由此可得管道的體積流量為：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可見(jiàn)，體積流量qv與感應電動(dòng)勢e和測量管內徑D成線(xiàn)性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應強度B成反比，與其它物理參數無(wú)關(guān)。這就是電磁流量計的測量原理。

需要說(shuō)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(mǎn)足下列假定：

①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng);

②被測流體的流速軸對稱(chēng)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。

具體詳見(jiàn)：德國科隆KROHNE電磁流量計