淺析電磁流量計原理及應用

電磁流量計是20世紀50~60年代隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的新型流量測量?jì)x表。電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的，用來(lái)測量導電液體體積流量的儀表。由于其獨特的優(yōu)點(diǎn)，電磁流量計目前已廣泛地被應用于工業(yè)過(guò)程中各種導電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計各種漿液流量測量，形成了獨特的應用領(lǐng)域。

在結構上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過(guò)程管道上，它的作用是將流進(jìn)管道內的液體體積流量值線(xiàn)性地變換成感生電勢信號，并通過(guò)傳輸線(xiàn)將此信號送到轉換器。轉換器安裝在離傳感器不太遠的地方，它將傳感器送來(lái)的流量信號進(jìn)行放大，并轉換成流量信號成正比的標準電信號輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調節控制。

1 電磁流量計的基本原理

1.1 測量原理。

根據法拉第電磁感應定律，即導電物體在磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，導體中產(chǎn)生感應電動(dòng)勢E

E=K×B×d×V

流量Q=3600×V×S

其中：K，儀表系數

B，磁感應強度（T）

d，電極間距（M）

V，流體平均流速（m/s）

S，導管內截面積（m2）

儀表工作狀態(tài)：儀表上電后首先自檢，1秒后進(jìn)入運行狀態(tài)，屏幕顯示瞬時(shí)流量和累計流量，同時(shí)綠燈閃爍，當檢測到流量為零時(shí)，儀表顯示為空管狀態(tài)，同時(shí)紅燈閃爍。此時(shí)，可以按“F”進(jìn)入參數設定狀態(tài)。

儀表的參數設定方法：通過(guò)按“F”鍵，可循環(huán)顯示下列參數：量程→直徑→系數K1→K2→K3→K4→阻尼→累計清零→手動(dòng)校零

注意：不得隨意進(jìn)行手動(dòng)校零，否則會(huì )造成儀表測量不準確。手動(dòng)校零必須在測量管道內滿(mǎn)管，流量為零時(shí)才能進(jìn)行。

需要說(shuō)明的是，必須使測量條件滿(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。

1.2 勵磁方式。

勵磁方式即產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式。為使嚴格成立，第一個(gè)必須滿(mǎn)足的條件就是要有一個(gè)均勻恒定的磁場(chǎng)。為此，就需要選擇一種合適的勵磁方式。目前，一般有三種勵碰方式，即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁�，F分別予以介紹。

1.2.1 直流勵磁。

直流勵磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)。這種直流勵磁變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現象的影響。但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過(guò)測量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負離子。在電場(chǎng)力的作用下，負離子跑向正極，正離子跑向負極．這樣，將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴重影響電磁流量計的正常工作。所以，直流勵磁一般只用于測量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等。

1.2.2 交流勵磁。

目前，工業(yè)上使用的電磁流量計，大都采用工頻（50Hz）電源交流勵磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化于擾。另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號也是交變信號，放大和轉換低電平的交流信號要比直流信號容易得多。值得注意的是，用交流磁場(chǎng)會(huì )帶來(lái)一系列的電磁干擾問(wèn)題。例如正交干擾。同相干擾等、這些干擾信號與有用的流量信號混雜在一起。因此，如何正確區分流量信號與干擾信號，并如何有效地抑制和排除各種干擾信號，就成為交流勵磁電磁流量計研制的重要課題。

1.2.3 低頻方波勵磁。

直流勵磁方式和交流勵滋方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，20世紀70年代以來(lái)，人們開(kāi)始采用低頻方波勵磁方式。它的頻率通常為工頻的1/4－l/10。

在半個(gè)周期內，磁場(chǎng)是恒穩的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小。從整個(gè)時(shí)間過(guò)程看，方波信號又是一個(gè)交變的信號，所以它能克服直流勵滋易產(chǎn)生的極化現象。因此，低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式，目前已在電磁流量計上廣泛的應用。概括一下，電磁流量計具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①電磁流量計能避免交流磁場(chǎng)的正交電磁干擾；②電磁流量計消除由分布電容引起的工頻干擾；③電磁流量計抑制交流磁場(chǎng)在管壁和流體內部引起的電渦流；④電磁流量計排除直流勵磁的極化現象。

2 電磁流量計的維修

如果在儀表啟動(dòng)或運行過(guò)程中，有故障產(chǎn)生，請依據表1檢查，解決問(wèn)題。

表1

校準（空管/滿(mǎn)管校準）除非測量管是滿(mǎn)的，否則流量不能準確測量。

方法一：在顯示瞬時(shí)流量、累積流量的狀態(tài)下→按“F”鍵→直至顯示“手動(dòng)校零”。

方法二：通過(guò)“零點(diǎn)校正按鍵”進(jìn)行校正。