德國(guó)科隆KROHNE電磁流量計(jì)的工作原理

 德國(guó)科隆KROHNE電磁流量計(jì)的工作原理

德國(guó)科隆KROHNE堅(jiān)持創(chuàng)新，創(chuàng)造并保持了多項(xiàng)，一直是工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域里的標(biāo)竿，著測(cè)量?jī)x表的變革和發(fā)展。

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

德國(guó)科隆KROHNE電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)

電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。

特點(diǎn)

1、測(cè)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(cè)量管內(nèi)*流動(dòng)部件，無(wú)壓損，直管段要求較低。對(duì)漿液測(cè)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(lì)磁方式，功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、度高。流量范圍度可達(dá)150：1；

5、轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型；

6、測(cè)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(hào)與平均流速呈線性關(guān)系，因此測(cè)量精度高。

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

8、轉(zhuǎn)換器采用進(jìn)的單片機(jī)（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)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(cè)量系統(tǒng)，可測(cè)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(zhǎng)時(shí)候內(nèi)保持穩(wěn)定。

電磁流量計(jì)的管道內(nèi)沒(méi)有其他部件，所以除用于測(cè)量導(dǎo)電流體的流量外，還可用于測(cè)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(jì)。

襯里選擇

電磁流量計(jì)內(nèi)襯材料正確選用方法

應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性，磨損性和溫度來(lái)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(cè)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(qiáng)氧化劑的腐蝕

測(cè)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(cè)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(cè)中性強(qiáng)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(jī)溶劑

2、耐磨性能好，粘接性能差

-80～+180℃；

測(cè)濃度、濃堿強(qiáng)腐蝕性溶液及衛(wèi)生類(lèi)介質(zhì)

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)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(dá)3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，度較高，可測(cè)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(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)而切割磁感應(yīng)力線時(shí)，也會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定：

Ex=BDv-----------------式（1）

式中Ex—感應(yīng)電勢(shì)，V；
　　B—磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度B不變時(shí)，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)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(shì)Ex，測(cè)量此電勢(shì)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(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)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(shì)；

K－與磁場(chǎng)分布及軸向長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)；

B－磁感應(yīng)強(qiáng)度；

V－導(dǎo)電液體平均流速；

D－電極間距；（測(cè)量管內(nèi)直徑）

傳感器將感應(yīng)電勢(shì)E作為流量信號(hào)，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大，變換濾波等信號(hào)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(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報(bào)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(jì)參數(shù)略有差異，使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必查看說(shuō)明書(shū)。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)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(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：

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(jiàn)，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理。

需要說(shuō)明的是，要使式(3—37)嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)測(cè)量條件滿足下列假定：

①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng);

②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布;

③被測(cè)液體是非磁性的;

④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。

具體詳見(jiàn)：德國(guó)科隆KROHNE電磁流量計(jì)