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企業新聞

插入式電磁流量計的原理特點和結構
發布時間:19-07-12 13:33瀏覽次數:193
  電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律來測量管道中導電介質的流量,在工業檢測中占有十分重要的地位,在城市用水、工業廢水、漿液測量及食品等多方面得到廣泛應用。但是高精度的電磁流量計價格昂貴,特別是大管徑(DN250以上)的,不僅加工困難,而且給運輸、安裝、維修帶來很多不便。因此在大管徑管道的流量測量方面用插入式電磁流量計代替傳統的管道式電磁流量計是很有必要的。
插(cha)入(ru)式電(dian)磁流量(liang)計(ji)
一(yi)、插(cha)入(ru)式電(dian)磁流量(liang)計的(de)工作原(yuan)理(li)及特點
    插(cha)入式(shi)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)流(liu)量計的(de)(de)工作原理是同樣(yang)是基于法拉(la)第電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)定(ding)(ding)律(lv)。按照該定(ding)(ding)律(lv),當(dang)導電(dian)(dian)(dian)流(liu)體流(liu)過電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)流(liu)量計磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場時(shi),在與流(liu)速(su)(su)和磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場兩者相垂直的(de)(de)方向就會(hui)產生(sheng)與平均流(liu)速(su)(su)成正(zheng)比的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)動勢(shi)。該感(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)動勢(shi)由電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)流(liu)量計傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)探頭上的(de)(de)一對電(dian)(dian)(dian)極檢測到,其值(zhi)為:
      E=KBDV(1),式(shi)中:E 為(wei)(wei)感(gan)應電(dian)動勢(shi),單(dan)(dan)位V;B 為(wei)(wei)磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du),單(dan)(dan)位T;D 為(wei)(wei)指兩電(dian)極之間的(de)距離,單(dan)(dan)位m;V 為(wei)(wei)平均(jun)流(liu)速,m/s;K 為(wei)(wei)與磁(ci)(ci)場分布及(ji)軸向長度(du)有關(guan)的(de)系數。感(gan)應電(dian)動勢(shi)E 不受流(liu)體的(de)溫度(du)、壓力、密度(du)、電(dian)導率(高于某閾值)變化的(de)影響,具有很大的(de)優越性。相對管道式(shi)電(dian)磁(ci)(ci)流(liu)量計來說,插入式(shi)電(dian)磁(ci)(ci)流(liu)量計有如下特點:
傳感(gan)器(探(tan)頭(tou))直接插入被測管(guan)道,具有體積小、安裝方便(bian)、投(tou)資少(shao)等優點。
傳(chuan)感(gan)器插入深度僅為管(guan)道(dao)直徑的10% ~12.5%,無壓損,特別適用于(yu)大(da)口徑管(guan)道(dao)中的流量(liang)測量(liang),有優越的性能(neng)價格比。
精度較低,一(yi)般為±1% ~2%。但是(shi)采取(qu)一(yi)定的措施后,完全有可能(neng)提高精度,從而降低成(cheng)本,替代管道式。
帶球(qiu)閥結構的(de)插入式電(dian)磁流量計,可以(yi)在不(bu)停機(ji)情況下進行(xing)拆卸(xie),因此(ci)維修時十分方(fang)便。
二、插入式電磁流量計(ji)(ji)的結構設計(ji)(ji)
      現在(zai)某(mou)些插(cha)(cha)入式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)磁流(liu)量計(ji),雖然也(ye)是將線圈和電(dian)(dian)(dian)極都納入一個(ge)(ge)探(tan)頭(tou)(tou)中,但是探(tan)頭(tou)(tou)體(ti)積較(jiao)大,以至(zhi)于(yu)兩個(ge)(ge)探(tan)頭(tou)(tou)就可產生布滿整個(ge)(ge)管(guan)道的(de)(de)(de)磁場,(一般(ban)插(cha)(cha)入式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)磁流(liu)量計(ji)往(wang)往(wang)只(zhi)在(zai)電(dian)(dian)(dian)極周(zhou)圍(wei)產生一個(ge)(ge)局(ju)部磁場)。因(yin)此(ci)對(dui)于(yu)特(te)大管(guan)徑(jing)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁流(liu)量計(ji)來說(shuo),此(ci)種(zhong)插(cha)(cha)入式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和傳統的(de)(de)(de)管(guan)道式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在(zai)成本(ben)和加工難(nan)易程度(du)方面(mian)都改(gai)善不(bu)(bu)了(le)多少,實際上這(zhe)種(zhong)插(cha)(cha)入式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)結構(gou)不(bu)(bu)適(shi)合特(te)大口徑(jing)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁流(liu)量計(ji)。因(yin)此(ci)我們(men)將設計(ji)定位(wei)在(zai)一般(ban)性的(de)(de)(de)(探(tan)頭(tou)(tou)體(ti)積較(jiao)小)、能夠應(ying)用于(yu)特(te)大口徑(jing)的(de)(de)(de)插(cha)(cha)入式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)結構(gou)。
    與管道式電(dian)磁(ci)流(liu)量計相比,插入式所產生磁(ci)場的線(xian)圈要(yao)小(xiao)得多,插入式的難點之一在于探頭內(nei)部的線(xian)圈怎樣才能(neng)在電(dian)極周圍產生均(jun)勻磁(ci)場。

    為達此(ci)目的,采取了以下措施:

(1)將線圈設計成(cheng)扁平型,使得線圈形狀與工作(zuo)區(qu)形狀達到最大程度(du)的(de)吻合,同時可以減少(shao)探頭的(de)用(yong)材和重量。

(2)線(xian)圈內放置鐵芯,線(xian)圈外(wai)圍和頂上(非(fei)電極工(gong)作面一端)加上磁軛(緊(jin)貼(tie)線(xian)圈)來增強磁場。

(3)在(zai)保證強度的情況下,探頭殼體的壁面盡(jin)量做薄,使得電(dian)線極工作面盡(jin)可能地和(he)線圈接近。

    用簡化(hua)的圓柱型模來替代(dai)設計的扁平型進行磁場(chang)(chang)仿真,在(zai)兩電極連線上的磁場(chang)(chang)不管是強度(du)還(huan)是均(jun)勻度(du)都比一般的螺線管要好很多(duo)。而實(shi)際的實(shi)驗結果表(biao)明扁平型結構電磁鐵(tie)所產生的磁場(chang)(chang)大(da)約為(wei)圓柱型的2倍,而且在(zai)工(gong)作區域也(ye)有一定的均(jun)勻度(du)。
    插入(ru)式電磁流量計的難(nan)點之(zhi)二在于插入(ru)式的探(tan)頭對管(guan)道中(zhong)的流場(chang)有一定的影響(xiang),探(tan)頭背(bei)部可能會產生(sheng)擾(rao)動,從而影響(xiang)測量的重(zhong)復(fu)性。
三(san)、二次儀表軟(ruan)硬件
    為(wei)(wei)了(le)簡化軟件(jian)和保證檢測(ce)(ce)電(dian)(dian)路的(de)快速響應,我(wo)們的(de)電(dian)(dian)磁流量計前端信號(hao)處理(li)部分采用(yong)(yong)硬件(jian)電(dian)(dian)路的(de)模(mo)擬處理(li)方(fang)法(fa)。與管道(dao)式相(xiang)比(bi),插入(ru)式的(de)由于信號(hao)更(geng)加(jia)微弱,所以(yi)電(dian)(dian)路放大(da)倍數要(yao)求更(geng)大(da),抗(kang)干擾能力要(yao)求更(geng)高,應該(gai)(gai)采用(yong)(yong)共(gong)模(mo)抑(yi)制(zhi)比(bi)性(xing)能更(geng)好的(de)運放。在前置放大(da)級上,采用(yong)(yong)零點(dian)隔離(li)法(fa),通過電(dian)(dian)容(rong)耦(ou)合來隔離(li)零點(dian)漂移干擾。采用(yong)(yong)反饋(kui),做(zuo)到零點(dian)自(zi)動檢測(ce)(ce)。該(gai)(gai)電(dian)(dian)路采用(yong)(yong)MSP430芯片作(zuo)為(wei)(wei)微控(kong)制(zhi)器(qi),為(wei)(wei)低功耗的(de)實現提供可能。
    電磁流量計具有線性好、穩定、可靠、死區小、無活動部分的優點, 可用于所有的導電液體的流量測量。但管道式電磁流量計在大口徑時,體積大而笨重、價格高。插入式電磁流量計正是彌補了這一缺陷,在污水、漿水、飲料、化工領域的流體測量中有著廣闊的應用前景。多特自動化儀表有限公司系列電磁流量計品種齊全,除以上常規型產品之外還有防腐型電磁流量計、分體式電磁流量計、衛生型電磁流量計等等,該系列產品性能穩定,價格便宜,堪稱物美價廉。
 


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