電磁流量計(jì)是應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)原理。多用于測(cè)量導(dǎo)電性流體,如給水排水,紙漿、泥漿、石油混合液體、化學(xué)及食品工業(yè)的液體(電磁流量計(jì)常用于計(jì)量供水流量)。由于它測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定,應(yīng)用領(lǐng)域廣,所以得到廣泛的應(yīng)用。但還存在不足之處,例如,當(dāng)被測(cè)流體中含有泥漿時(shí),由于電極與流體接觸,流動(dòng)的泥漿將會(huì)沖擊電極,加之電解作用,會(huì)產(chǎn)生雜波。再則,在測(cè)定附著性流體時(shí),電極的表面很容易附著物質(zhì),使輸出出現(xiàn)偏差而不穩(wěn)定。特別是絕緣性附著物,更會(huì)影響測(cè)定的精度。當(dāng)附著性物質(zhì)的導(dǎo)電率很高時(shí),還會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)短路現(xiàn),同樣也會(huì)使輸出電流降低,也會(huì)影響測(cè)量精度。另外電極長(zhǎng)期在液體中浸泡,管道中的流體會(huì)腐蝕電極,使極板面積縮小甚至變形,縮短使用壽命。為此提出改進(jìn)電極安裝位置,即采用外電極式。這樣能從根本上解決電極腐蝕問(wèn)題,可明顯消除雜波,進(jìn)一步提高穩(wěn)定性和測(cè)量精度。
1.外電極式電磁流量計(jì)組成及測(cè)量原理
外電極式電磁流量計(jì)簡(jiǎn)單構(gòu)造如圖1所示。
它由檢測(cè)器(量管道),勵(lì)磁線(xiàn)圖、測(cè)量電極及檢測(cè)計(jì)量電路等組成。該外電極式電磁流量計(jì)與內(nèi)電極式(電極與流體接觸,稱(chēng)內(nèi)電極式。電極不接觸流體,稱(chēng)外電極式)電磁流量計(jì)的不同點(diǎn),是它的電極設(shè)置在襯里的外表面上,流體與電極通過(guò)樹(shù)里隔離,不與流體直接接觸。由于襯里的隔離作用,在流體與電極之間形成很小的分布電容,流體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)通過(guò)信號(hào)測(cè)量電極和流體間的分布電容耦合,從而實(shí)現(xiàn)了非接觸檢測(cè)。由于分布電容很小,大約在數(shù)微微法至十幾微微法之間,信號(hào)源阻抗,而易于受到外來(lái)雜波及漏電流的干擾。另外還能引起寄生電容造成的信號(hào)衰減和雜波的發(fā)生。為了防止這些不良現(xiàn)象,在信號(hào)電極周?chē)?guó)采取屏敞的指施,采用密封驅(qū)動(dòng)的方式,使兩者同電位,這樣就抵消了寄生電容的影響,提高了抗干擾能力。再則,在檢測(cè)器內(nèi)設(shè)置前置放大器,通過(guò)進(jìn)行阻抗變換減輕傳輸線(xiàn)對(duì)變換器的影響。其測(cè)定原理是:測(cè)量管道上的勵(lì)磁線(xiàn)圈接通勵(lì)磁電流,產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)導(dǎo)電性液體流過(guò)與流動(dòng)方向垂直的磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,就會(huì)產(chǎn)生與平均流速成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。這一電動(dòng)勢(shì)用一對(duì)信號(hào)電極檢測(cè),該電極放在與流動(dòng)方向及磁場(chǎng)方向均垂直的測(cè)量管道襯里外壁上。測(cè)得的流量信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換放大后,即作為流體的體積流量。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)用下式表示,即與平均流速成正比 E=KBdV
式中:E一為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);
K一系數(shù);
B一磁通密度
d一檢測(cè)器內(nèi)徑(測(cè)量管道內(nèi)徑)
V體的平均流速
2..外電極式電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
2.1適于泥漿混人型流體
被測(cè)定流體中往往含有泥漿等雜物,采用內(nèi)電極式電磁流量計(jì)由于電極與流體直接接觸,流動(dòng)的泥漿必然會(huì)沖擊信號(hào)電極,加之電解作用,會(huì)產(chǎn)生雜波干擾,影響勵(lì)磁電流的頻率,造成波形失真。要改善和抑制由于電極接觸液體產(chǎn)生的雜波是困難的。采用外電極式電磁流量計(jì)由于電極不接角觸流體,所以能從根本上解決電位變化引起的雜波,達(dá)到穩(wěn)定測(cè)量的目的。
2.2適于低導(dǎo)電性流體
外電極式電磁流量計(jì)由于利用分布電容檢測(cè)電動(dòng)勢(shì),信號(hào)源具有很高的阻抗。為此,檢器內(nèi)設(shè)置具有高輸人阻抗的前放大器,信號(hào)衰減被控制到ZUI小限度。其結(jié)果,即使對(duì)阻抗高的低導(dǎo)電性流體也可穩(wěn)定測(cè)量。內(nèi)電極式電磁流量計(jì)被流體導(dǎo)電率下限值在300~500us/m,而外電極式電磁流量計(jì)ZUI小可測(cè)定5us/m的流體,大約可改善兩位數(shù)即使是導(dǎo)電率10us/m的純水也可以穩(wěn)定測(cè)定。
2.3適于附著性流體
在測(cè)定附著性流體時(shí),內(nèi)電極式電磁流量計(jì)的電極,表面很容易附著物質(zhì),使輸出出現(xiàn)偏差而不穩(wěn)定。特別是絕緣性附若物更會(huì)影響測(cè)定的精度。附著物質(zhì)的導(dǎo)電率很高時(shí),還會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)短路現(xiàn)象,同樣也會(huì)使輸出電流降低。而采用外電極式電磁流量計(jì)時(shí),附著物不影響流體與信號(hào)電極之間的分布電容,可穩(wěn)定測(cè)量。
2.4接觸流體部分可靠性高
由于電極被襯里材料嚴(yán)格密封,形成與流體隔離的狀態(tài),所以不存在被腐蝕及磨擦損耗,也從根本上解決了泄漏電流損耗向題。另外,接觸液體部分的襯里可采用高性能材料,即高純度的陶瓷作為襯里?？删哂袕?qiáng)度高、耐腐蝕、耐磨損的優(yōu)點(diǎn)。
3.結(jié)語(yǔ)
采用外電極式電磁流量計(jì)與目前內(nèi)電極式電磁流量計(jì)比,擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域,提高了性能和測(cè)量精度,它的出現(xiàn)將有可能會(huì)取代內(nèi)電極式電磁流量計(jì)。
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