《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》 教案 3-21電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器組成，外觀如REF_Ref4290\h圖1所示。圖1電磁流量計(jì)外觀根據(jù)法拉第定律，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線時(shí)，將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B，磁場(chǎng)中作垂直切割磁力線方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體長(zhǎng)度Lv和導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁力線方向運(yùn)動(dòng)的速度u'成正比。當(dāng)三者互相垂直時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小為 e=Bu'Lv電磁流量傳感器就是利用這一原理制成的（REF_Ref5960\h圖2）。如果將切割磁力線的金屬導(dǎo)體換成具有一定導(dǎo)電率的液體流柱，將切割磁力線的長(zhǎng)度（兩電極之間的距離）近似取為液柱的直徑D，用被測(cè)流體的平均流速u近似代替導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度u'，可得 e=BDu 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B及兩電極之間的距離D固定不變時(shí)，電極兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只與被測(cè)流體的平均流速u成正比。這樣，流過測(cè)量管截面的液體的體積流量為 qv=πD4B由REF_Ref17404\h式（3）可知，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e呈線性關(guān)系，而與其他物理參數(shù)無關(guān)。即測(cè)得的體積流量不受流體的溫度、壓力、密度、黏度等參數(shù)影響。電磁流量傳感器一般由測(cè)量管、勵(lì)磁系統(tǒng)（包括勵(lì)磁線圈、磁軛等）、檢測(cè)部分（包括電極、干擾信號(hào)和接線盒）和外殼組成。測(cè)量管采用的是強(qiáng)度好、磁導(dǎo)率低、電阻率高的材料制造，管內(nèi)涂有耐腐蝕、耐高溫的內(nèi)襯材料；小口徑的變送器采用磁軛式集中繞組磁路結(jié)構(gòu)（REF_Ref5885\h圖3），以獲得比較均勻的磁場(chǎng)。大口徑的變送器采用磁軛式分段繞組磁路結(jié)構(gòu)，以使結(jié)構(gòu)緊湊。圖2電磁流量計(jì)原理圖3電磁流量傳感器構(gòu)造圖N，S—電極；E—感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；B—磁感應(yīng)強(qiáng)度；v′—速度1—外殼；2—接線插頭；3—法蘭；4—?jiǎng)?lì)磁線圈；5—磁軛；6—測(cè)量管；7—電極電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器的作用是將傳感器送來的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e信號(hào)放大，轉(zhuǎn)換成與被測(cè)體積流量成正比的0～10mA、4～20mA（D、C）或0～10kHz的信號(hào)輸出以及在現(xiàn)場(chǎng)顯示器上顯示。電磁流量傳感器與轉(zhuǎn)換器的連接結(jié)構(gòu)有一體式和分體式兩種。電磁流量傳感器有短管型（REF_Ref5885\h圖3）和插入型。插入型適用于大型管道，測(cè)量精度遠(yuǎn)低于短管型，通常用于過程控制，不適用于貿(mào)易核算計(jì)量。選用的電磁流量計(jì)的最低流速應(yīng)使流量計(jì)工作流量不低于量程的10%，最大流速不能超過10m/s。為保證變送器中沒有沉積物或氣泡積存，變送器最好垂直安裝，被測(cè)流體自下而上流動(dòng)。若水平安裝，應(yīng)使變送器低于出口管，并保證測(cè)量電極在同一水平面上。變送器上游側(cè)應(yīng)有（5～10）D（變送器公稱直徑）的直管段；下游側(cè)的直管段可短一些（REF_Ref7295\h圖4）。流量計(jì)上游側(cè)不應(yīng)安裝蝶閥、調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在下游側(cè)，運(yùn)行時(shí)上游側(cè)安裝的閥門應(yīng)全開。電磁流量計(jì)流量信號(hào)是以被測(cè)導(dǎo)電液體為基準(zhǔn)電位的，信號(hào)接液點(diǎn)不可靠，會(huì)造成基準(zhǔn)不穩(wěn)定，導(dǎo)致測(cè)量不穩(wěn)定。因此要求電磁流量計(jì)前后的金屬管道與流量計(jì)用金屬導(dǎo)線連接到一起并接到大地。電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件，阻力損失小，測(cè)量范圍寬（量程比可達(dá)100﹕1），測(cè)量精度高（最高可達(dá)0.2%～0.3%）；可任意改變量程，可測(cè)量正反方向流體的流量。適當(dāng)選用絕緣內(nèi)襯，可以測(cè)量各種腐蝕性溶液的流量，尤其是在測(cè)量含有固體顆粒