化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
德國科隆KROHNE電磁流量計的工作原理
閱讀：1350 發(fā)布時間：2019-7-2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(biāo)竿，著測量儀表的變革和發(fā)展。
在中國已具備了電磁流量計、質(zhì)量流量計、轉(zhuǎn)子流量計、渦街流量計、雷達物位計等主要測量儀表的生產(chǎn)及標(biāo)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，也可為整個大中華區(qū)提供更有力的支持。
德國科隆KROHNE電磁流量計結(jié)構(gòu)
電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。
特點
1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響；
2、測量管內(nèi)*流動部件，無壓損，直管段要求較低。對漿液測量有*的適應(yīng)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(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩(wěn)定、度高。流量范圍度可達150：1；
5、轉(zhuǎn)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(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高。
7、測量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內(nèi)無可動部件，因此傳感器壽命極長。
8、轉(zhuǎn)換器采用進的單片機（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便。點擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時流量、流速、流量百分比等。
9、雙向測量系統(tǒng)，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)品的性能在長時候內(nèi)保持穩(wěn)定。
電磁流量計的管道內(nèi)沒有其他部件，所以除用于測量導(dǎo)電流體的流量外，還可用于測量各種粘度的不導(dǎo)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(nèi)襯材料正確選用方法
應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性，磨損性和溫度來選擇內(nèi)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(wèi)生類介質(zhì)
電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律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。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性，度較高，可測量電導(dǎo)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(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由下式確定：
Ex=BDv-----------------式（1）
式中Ex—感應(yīng)電勢，V；
B—磁感應(yīng)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（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(yīng)強度B不變時，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。
據(jù)法拉第電磁感應(yīng)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(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運動時，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此感應(yīng)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(yīng)電勢；
K－與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù)；
B－磁感應(yīng)強度；
V－導(dǎo)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(yīng)電勢E作為流量信號，傳送到轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設(shè)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(wù)必查看說明書。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)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(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動時，導(dǎo)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(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)。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(dǎo)率均勻且各向同性。
具體詳見：德國科隆KROHNE電磁流量計