一、電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律制成的用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的一種比較新型的流量測(cè)量?jī)x表，由于電磁流量計(jì)的檢測(cè)元件基本都在測(cè)量管外，所以電磁流量計(jì)在測(cè)量臟污流、腐蝕流、含纖維流體以及水行業(yè)等方面有一系列優(yōu)良的特性，又無(wú)流動(dòng)壓損，是一類可應(yīng)用于特殊場(chǎng)合又節(jié)能的流量?jī)x表。
1、工作原理
電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，傳感器安裝在工業(yè)過(guò)程管道上，它的作用是將流過(guò)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢(shì)信號(hào)，并通過(guò)傳輸線將此信號(hào)送達(dá)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器上，或安裝在離傳感器不遠(yuǎn)的地方，它將傳感器送來(lái)的流量信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成與流量信號(hào)成正比的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制。
工作原理：“法拉第電磁感應(yīng)定律”
當(dāng)導(dǎo)電流體流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)電液體感應(yīng)出與平均流速成正比的感應(yīng)電壓E，其感應(yīng)電壓通過(guò)兩個(gè)直接與流體接觸的電極檢出，經(jīng)轉(zhuǎn)換器放大、濾波、整形，送至MCU，完成瞬時(shí)流量、累積流量的顯示及輸出控制。
E=KBVD
式中:E---感應(yīng)電壓 K---儀表常數(shù) B---磁感應(yīng)強(qiáng)度
V---測(cè)量管面內(nèi)平均流速 D---流量計(jì)的通徑
2、主要特點(diǎn)
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；
測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻礙流動(dòng)部件，無(wú)壓損，直管段要求較低；
轉(zhuǎn)換器采用特殊勵(lì)磁方式，功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高；
擁有寬量程比和低始動(dòng)流量，適用于低流量計(jì)量場(chǎng)合；
3、選型時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
3.1. 適用介質(zhì)
電磁流量計(jì)測(cè)量的是導(dǎo)電性液體，一般導(dǎo)電率大于５us/cm。對(duì)于導(dǎo)電率混合不均勻的液體介質(zhì)，則需要安裝足夠長(zhǎng)的直管來(lái)保證液體均勻混合。
3.2 . 流速、流量與口徑
電磁流量傳感器的口徑應(yīng)根據(jù)流速、流量來(lái)合理選擇，并非一定要與工藝管道同口徑。 流速一般設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)流速3-5m/s之間。
電磁流量計(jì)滿度流量時(shí)的液體流速可在0.3-10m/s范圍內(nèi)選用， 液體流速通常很少超過(guò)7m/s， 滿度流量的流速下限一般為1m/s，如果某些工程運(yùn)行初期流速偏低，從測(cè)量精確度出發(fā)，儀表口徑應(yīng)改用小管徑，用變徑管連接到管道上。流速、流量和口徑之間的關(guān)系，可參考說(shuō)明書。
3.3. 襯里和電極材料
電磁流量計(jì)的襯里和電極是直接與被測(cè)介質(zhì)接觸的，應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性和磨蝕性以及介質(zhì)使用溫度來(lái)選擇襯里和電極的材料。一般廠家都附有襯里和電極選型表，用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇襯里和電極。
3.4. 供電電源
電磁流量計(jì)供電方式一般有AC220V、DC+24V, 鋰電池三種供電方式。
上海天石新開(kāi)發(fā)的電磁流量計(jì)是一種內(nèi)置鋰電池的一體化新型電磁流量計(jì)， 這種流量計(jì)具有先進(jìn)的超低功耗勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，這種低功耗電磁流量計(jì)具有新穎的雙供電方式，可以市電AC220V供電，也可以由儀表內(nèi)置的鋰電池供電；兩種電源能同時(shí)給流量計(jì)供電（此種方式供電時(shí)儀表將自動(dòng)切斷內(nèi)部鋰電池電路）。這種方式供電非常適合目前我國(guó)的國(guó)情，對(duì)于國(guó)內(nèi)及印度、孟加拉國(guó)、非洲一些經(jīng)常限時(shí)限電的地區(qū)，更是普遍適用。提高了流量計(jì)流量檢測(cè)的可靠性，擴(kuò)展了流量檢測(cè)的應(yīng)用范圍，特別適用于庫(kù)區(qū)供水等野外無(wú)外供電源場(chǎng)所。
3.5. 輸出信號(hào)：
流量計(jì)一般有4～20mA電流輸出，RS-485通訊，頻率輸出。隨著計(jì)算機(jī)的普及，流量計(jì)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸要求越來(lái)越高，出現(xiàn)了HART、PROFIBUS、GPRS/NB-iot等傳輸方式。
3.6 空管報(bào)警
在水行業(yè)尤其是污水行業(yè)中都要求電磁流量計(jì)具有空管報(bào)警功能，一般污水泵房流量計(jì)都豎直安裝在地下，很難保證不排污時(shí)流量計(jì)中液體滿管，而污水排水有時(shí)并非一直不斷地排，大部分都為間歇的排放，為保證排放量的準(zhǔn)確性，要求流量計(jì)在停泵管道為空時(shí)，電磁流量計(jì)空管報(bào)警并將瞬時(shí)流量置零。
3.7 選型時(shí)還應(yīng)考慮工作壓力、安裝方式等其它參數(shù)。
4、安裝
正確的選擇安裝點(diǎn)和正確地安裝傳感器都是非常重點(diǎn)的環(huán)節(jié)，若在安裝中失誤，輕者影響測(cè)量準(zhǔn)確度，重者影響儀表使用壽命，導(dǎo)致?lián)p壞儀表。
4.1. 外部環(huán)境要求：儀表應(yīng)安裝在隔熱、通風(fēng)，易維護(hù)的地方，避免強(qiáng)磁場(chǎng)及強(qiáng)振動(dòng)。
4.2. 對(duì)安裝直管的要求：儀表安裝需要一定的前后直管段，參見(jiàn)相應(yīng)廠家直管段要求。
4.3. 傳感器接地： a. 金屬管道可通過(guò)管道接地；
b. ＰＶＣ等絕緣管道配接地環(huán)接地；
c. 四氟襯里可配接地環(huán)保護(hù)襯里；
5、儀表維護(hù)
儀表的維護(hù)與選型息息相關(guān)。正確的選型，此表無(wú)需太多的維護(hù)。對(duì)電磁傳感器來(lái)說(shuō)，應(yīng)定期清洗，經(jīng)常保持電極與襯里的清潔，同時(shí)也應(yīng)注意襯里不能損壞。對(duì)接線來(lái)說(shuō)，應(yīng)注意傳感器與轉(zhuǎn)換器的連接是否可靠，同時(shí)應(yīng)注意連線的絕緣性，保持接線端的干燥。對(duì)電磁轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)應(yīng)注意外接電源的可靠性，在雷區(qū)接220VAC供電，最好能外加避雷裝置，以保證轉(zhuǎn)換器的可靠性，有輸出信號(hào)的則應(yīng)注意輸出信號(hào)線的連接可靠性和絕緣性。
二、磁電渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)作為一種新型流量計(jì)，80年代中期以來(lái)發(fā)展較快，它在流量測(cè)量方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，在現(xiàn)代流量測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在國(guó)內(nèi)使用渦街流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量也愈來(lái)愈得到重視， 渦街流量計(jì)沒(méi)有可動(dòng)的機(jī)械部件，維護(hù)工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定，測(cè)量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單。渦街流量計(jì)是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來(lái)的，磁電渦街是采用電磁感應(yīng)檢測(cè)方式的渦街流量計(jì)，結(jié)合了電磁流量計(jì)和渦街流量計(jì)的原理，這幾年在國(guó)內(nèi)剛處于發(fā)展推廣階段，與一般的應(yīng)力式渦街流量計(jì)相比具有抗振動(dòng)、量程比更寬等優(yōu)點(diǎn)。本文主要論述磁電式渦街流量計(jì)。
1、工作原理
在磁電渦街傳感器中設(shè)有一三角柱，當(dāng)介質(zhì)以一定速度流過(guò)三角柱體時(shí)，在三角柱體兩側(cè)后面產(chǎn)生一個(gè)交替排列的旋渦帶，稱之為“卡門旋渦”（見(jiàn)圖1），由于旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦，封裝殼體中磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)因交替旋渦的作用，在探頭產(chǎn)生與旋渦相同頻率的電荷信號(hào)，經(jīng)前置放大器放大，送至智能流量積算儀進(jìn)行智能化處理，實(shí)現(xiàn)流體瞬間流量、累積流量的顯示及流量數(shù)據(jù)與微機(jī)系統(tǒng)之間的通訊和控制。
在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)（2×10
4～7×10
6）旋渦的釋放頻率f與流體流速v及旋渦發(fā)生體的迎流面寬度d之間關(guān)系，可用下式表示：f=Sr·V/d，式中f－卡門旋渦的釋放頻率；Sr－系數(shù)（稱為斯特勞哈爾數(shù)），V－流速，d－三角柱體的寬度。
斯特勞哈爾數(shù)是渦街流量計(jì)的重要系數(shù)。在曲線的Sr≈0.16的平直部分，所以只要準(zhǔn)確測(cè)出頻率f，就可以測(cè)出流體流速V=f·d/Sr，從而達(dá)到測(cè)量管道內(nèi)流體流量的目的，即：Q＝3600×f/k…..(1)(k－儀表系數(shù)，次/m
3)。（見(jiàn)圖2）
2、主要特點(diǎn)：
2.1振動(dòng)影響小：國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)的渦街流量計(jì)都為應(yīng)力式渦街流量計(jì)，振動(dòng)是該類儀表的一大勁敵，尤其是管道的橫向振動(dòng)（垂直于管道軸線又垂直旋渦發(fā)生體軸線的振動(dòng)），這種影響在流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是無(wú)法抑制和消除的。 由于磁電渦街流量計(jì)采用電磁感應(yīng)原理，用磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，用電極檢測(cè)交變頻率作原理上，消除了一般渦街流量計(jì)在使用時(shí)由于機(jī)械振動(dòng)，尤其是管道的橫向振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)疊加在壓電晶體產(chǎn)生的有用流量信號(hào)中對(duì)流量計(jì)的檢測(cè)影響。
2.2測(cè)量范圍寬：一般的渦街流量計(jì)測(cè)量液體流速范圍多為0.5 m/s～7m/s，磁電渦街流量計(jì)范圍可寬達(dá)0.2 m/s～10m/s，用戶特殊定做時(shí)，量程可拓寬到0.1m/s～10m/s。
3、磁電渦街流量計(jì)的選型、設(shè)計(jì)
3.1. 類型和結(jié)構(gòu)的選擇
按被測(cè)介質(zhì)、環(huán)境、使用要求等選擇合適類型與結(jié)構(gòu)的磁電渦街流量計(jì)。滿管式磁電渦街流量計(jì)，口徑大多為25~300mm；口徑大于300mm的建議選用插入式磁電渦街流量計(jì)。
3.2. 流量范圍和口徑的確定
流速設(shè)計(jì)一般設(shè)計(jì)在3m/s～5m/s之間。
3.3 供電電源
磁電渦街流量計(jì)供電方式一般為DC+24V, 鋰電池兩種供電方式。
公司儀表的可靠性設(shè)計(jì)具有和世界著名流量?jī)x表廠商幾乎同步的能力，這反映在近年推出的儀表具有以下高可靠、高穩(wěn)定技術(shù)：
3.3.1 外供電與主電路隔離，隔離電壓高達(dá)DCIKV，遠(yuǎn)高于DC500V的儀表標(biāo)準(zhǔn)。
3.3.2所有元件均接工業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（-40℃～+85℃溫度）采購(gòu)和制造，部分關(guān)鍵集成電路適用汽車級(jí)（-40℃～+125℃）。
3.3.3電磁兼容設(shè)計(jì)，可抗雷擊和靜電 。
3.4 選型時(shí)還應(yīng)考慮工作壓力、溫度、連接方式等參數(shù)。
以上兩種水流量測(cè)量流量計(jì)中，電磁流量計(jì)精度高，一般可達(dá)0.3%、0.5%但價(jià)格相對(duì)較貴；而磁電渦街流量計(jì)是這幾年發(fā)展起來(lái)的新型流量計(jì)，并正在不斷發(fā)展，精度一般可達(dá)0.5%、1.0%，價(jià)格相對(duì)便宜，具有取代傳統(tǒng)機(jī)械水表的趨勢(shì)，對(duì)于一般場(chǎng)合的小口徑流量測(cè)量可選用磁電渦街流量計(jì)，而對(duì)于大口徑流量測(cè)量和高精度高要求流量測(cè)量則建議選用電磁流量計(jì)，各使用單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用相應(yīng)流量計(jì)，從而使水流量測(cè)量和控制達(dá)到準(zhǔn)確度高和可靠性要求。
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