電磁、超聲波

1、電磁流量計結構與原理電磁流量計結構與原理vi基本原理法拉弟電磁感應定律u = B * v* DB = 磁場強度磁場強度v = 流體流速流體流速D = 切割磁力線的導線有效長度切割磁力線的導線有效長度 工作原理工作原理 電磁電磁感應感應電勢電勢轉換轉換信號信號放大放大顯示儀表顯示儀表變送器變送器被測介質被測介質電磁流量計結構與原理電磁流量計結構與原理 原理： 電磁流量計測量原理是基于法拉第電磁感應定律。根據(jù)電磁感應定律，在非磁性管道中，利用測量導電流體平均速度而顯示流量的流量計 電磁流量計結構與原理電磁流量計結構與原理電磁流量計的特點可以測量導電介質，耐腐蝕；可以測量導電介質，耐腐蝕；無阻流部件

2、，不滯留介質，幾乎無壓損；無阻流部件，不滯留介質，幾乎無壓損；可雙向流量測量；可雙向流量測量；測量體積流量，不受溫度、密度、粘度、電導率變化影響；測量體積流量，不受溫度、密度、粘度、電導率變化影響；口徑范圍寬，口徑范圍寬，23000mm；具有極大具有極大測量范圍測量范圍，100:1 1000:1；輸出信號和流量成線性關系；輸出信號和流量成線性關系；不可測量氣體，以及含有大量氣體的液體；不可測量氣體，以及含有大量氣體的液體；不能測量電導率太低的液體；不能測量電導率太低的液體；溫度過高和過低的介質無法測量；溫度過高和過低的介質無法測量；比較容易感受外界干擾。比較容易感受外界干擾。 特點特點三、故障

3、判斷和處理三、故障判斷和處理1)安裝方面 通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管系最高點；或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空；或傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內非滿管。2)環(huán)境方面 通常主要是管道雜散電流干擾，空間強電磁波干擾，大型電機磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護就可獲得滿意結果，但如遇到強大的雜散電流(如電解車間管道，有時在兩電極上感應的交流電勢峰值Vpp可高達1V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等?？臻g電磁波干擾一般經(jīng)信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護。3)流體方面 被測液體中含有

4、均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號會出現(xiàn)波動，若氣泡大到足以遮蓋整個電極表面時，隨著氣泡流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現(xiàn)更大的波動。低頻方波勵磁的電磁流量計測量固體含量過多漿液時，也將產(chǎn)生漿液噪聲，使輸出信號產(chǎn)生波動。測量混合介質時，如果在混合未均勻前就進入流量傳感進行測量，也將使輸出信號產(chǎn)生波動。電極材料與被測介質選配不當，也將由于化學作用或極化現(xiàn)象而影響正常測量。應根據(jù)儀表選用或有關手冊正確選配電極材料。三、故障判斷和處理三、故障判斷和處理2. 運行期故障 運行期故障是電磁流量計經(jīng)調試并正常運行一段時期后出現(xiàn)的故障，常見的運行期故障

5、一般由流量傳感器內壁附著層、雷電打擊以及環(huán)境條件變化等因素引起。1)傳感器內壁附著層 由于電磁流量計常用來測量臟污流體，運行一段時間后，常會在傳感器內壁積聚附著層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著層的電導率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作；若附著層電導率顯著高于流體電導率，則電極回路將出現(xiàn)短路，儀表也不能正常工作。所以，應及時清除電磁流量計測量管內的附著結垢層。2)雷電打擊 雷擊容易在儀表線路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。3)環(huán)境條件變化

6、在調試期間由于環(huán)境條件尚好(例如沒有干擾源)，流量計工作正常，此時往往容易疏忽安裝條件(例如接地并不怎么良好)。在這種情況下，一旦環(huán)境條件變化，運行期間出現(xiàn)新的干擾源(如在流量計附近管道上進行電焊，附近安裝上大型變壓器等)，就會干擾儀表的正常工作，流量計的輸出輸出信號就會出現(xiàn)波動實際應用超聲波流量計超聲波流量計定義v超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關法等不同類型的超聲波流量計。超聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術迅速發(fā)展才開始應用的一種 超聲波流

7、量計v眾所周知，目前的工業(yè)流量測量普遍存在著大管徑、大流量測量困難的問題，這是因為一般流量計隨著測量管徑的增大會帶來制造和運輸上的困難，造價提高、能損加大、安裝不僅這些缺點，超聲波流量計均可避免。因為各類超聲波流量計均可管外安裝、非接觸測流，儀表造價基本上與被測管道口徑大小無關，而其它類型的流量計隨著口徑增加，造價大幅度增加，故口徑越大超聲波流量計比相同功能其它類型流量計的功能價格比越優(yōu)越。被認為是較好的大管徑流量測量儀表，多普勒法超聲波流量計可測雙相介質的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測量。在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計測量水輪機進水量、汽輪機循環(huán)水量等大管徑流量，比過去的皮脫管流

8、速計方便得多。超聲被流量汁也可用于氣體測量。管徑的適用范圍從2cm到5m，從幾米寬的明渠、暗渠到500m寬的河流都可適用。 超聲波流量計組成v超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經(jīng)電子線路放大并轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。這樣就實現(xiàn)了流量的檢測和顯示。 v超聲波流量計換能器的壓電元件常做成圓形薄片，沿厚度振動。薄片直徑超過厚度的10倍，以保證振動的方向性。壓電元件材料多采用鋯鈦酸鉛。為固定壓電元件，使超聲波以合適的角度射入到流體中，需把元件故人聲

9、楔中，構成換能器整體(又稱探頭)。聲楔的材料不僅要求強度高、耐老化，而且要求超聲波經(jīng)聲楔后能量損失小即透射系數(shù)接近1。常用的聲楔材料是有機玻璃，因為它透明，可以觀察到聲楔中壓電元件的組裝情況。另外，某些橡膠、塑料及膠木也可作聲楔材料。v v v超聲波流量計常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應，采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上，使其產(chǎn)生超聲波振勸。超聲波以某一角度射入流體中傳播，然后由接收換能器接收，并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔?，以便檢測。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應，而接收換能器則是利用壓電效應。 超聲波流量計優(yōu)點v超聲測量儀表的流量測量準確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘

10、度、密度等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測量儀表，故可解決其它類型儀表所難以測量的強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質的流量測量問題。另外，鑒于非接觸測量特點，再配以合理的電子線路，一臺儀表可適應多種管徑測量和多種流量范圍測量。超聲波流量計的適應能力也是其它儀表不可比擬的。超聲波流量計具有上述一些優(yōu)點因此它越來越受到重視并且向產(chǎn)品系列化、通用化發(fā)展，現(xiàn)已制成不同聲道的標準型、高溫型、防爆型、濕式型儀表以適應不同介質，不同場合和不同管道條件的流量測量。超聲波流量計缺點v超聲波流量計目前所存在的缺點主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國只能用于測量200以下的流體。另外，超聲波流量計的測量線路比一般流量計復雜。這是因為，一般工業(yè)計量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為