电磁流量计的工作原理你学会了吗？

来源：化工活动家公众号
作者：JokerJohn

电磁流量计是一款流量测量仪表，在现场工况中，需要对其进行流量测量时，大部分都是使用电磁流量计来测量的，电磁流量计有着精度高，稳定性好的特性，广泛应用于冶金、制造、火电等行业。那么它的工作原理是什么呢？接下来咱们一起看看吧。

电磁流量计的工作原理电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小，可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20：1以上，适用的工业管径范围宽，最大可达3m ，输出信号和被测流量成线性，精确度较高，可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。

文章插图
电磁流量计
当导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体中会产生感应电势，感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理，导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时，也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定，感应电势的大小由下式确定：
Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）

式中Ex—感应电势， V；
B—磁感应强度， T
D—管道内径， m
v—液体的平均流速， m/s

然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积（πD2）/4的乘积，将式（1）代入该式得：
Qv=(πD/4B)* Ex －－－－－－－－-式（2）
由上式可知，在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时，被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极，就可引入感应电势Ex ，测量此电势的大小，就可求得体积流量。
据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流速成正比例，其值为：

E=B·V·D·K
式中：E－感应电势；
K－与磁场分布及轴向长度有关的系数；
B－磁感应强度；
V－导电液体平均流速；
D－电极间距；（测量管内直径）

传感器将感应电势E作为流量信号，传送到转换器，经放大，变换滤波等信号处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有4~20mA输出，报警输出及频率输出，并设有RS－485等通讯接口，并支持HART和MODBUS协议。
注：不同电磁流量计参数略有差异，使用时请务必查看说明书。
根据法拉第电磁感应定律，在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速v流动时，导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间产生感生电动势：
e=KBDv (3-36)
式中， v为管道截面上的平均流速， k为仪表常数。由此可得管道的体积流量为：
qv= πeD/4KB (3-37)
由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关。这就是电磁流量计的测量原理。
【电磁流量计的工作原理你学会了吗？】需要说明的是，要使式(3—37)严格成立，必须使电磁流量计测量条件满足下列假定：

磁场是均匀分布的恒定磁场;
被测流体的流速轴对称分布;
被测液体是非磁性的;
被测液体的电导率均匀且各向同性。

电磁流量计使用特点

测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；
测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低。对浆液测量有独特的适应性；
合理选择传感器衬里和电极材料，即具有良好的耐腐蚀和耐磨损性；
转换器采用新颖励磁方式，功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达150：1；
转换器可与传感器组成一体型或分离型；
转换器采用16位高性能微处理器， 2x16LCD显示，参数设定方便，编程可靠；
流量计为双向测量系统，内装三个积算器：正向总量、反向总量及差值总量；可显示正、反流量，并具有多种输出：电流、脉冲、数字通讯、HART；
转换器采用表面安装技术(SMT) ，具有自检和自诊断功能；
测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。
测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命极长。
由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的，是管道载面上的平均值，因此传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径。
转换器采用国际最新最先进的单片机（MCU）和表面贴装技术（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零点稳定，参数设定方便。点击中文显示LCD ，显示累积流量，瞬时流量、流速、流量百分比等。
双向测量系统，可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料，确保产品的性能在长时候内保持稳定。

注意事项1、精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精度等级，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，应该选择精度等级高些，如1.0级、0.5级，或者更高等级; 用于过程控制的场合，根据控制要求选择不同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量，无需做精确控制和计量的场合，可以选择精度等级稍低的，如1.5级、2.5级，甚至 4.0级，这时可以选用价格低廉的插入式电磁流量计。
2、测量介质流速、仪表量程与口径测量一般的介质时，电磁流量计的满度流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内选用，范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否在流速范围内确定，即当管道流速偏低，不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准确度不能保证时，需要缩小仪表口径，从而提高管内流速，得到满意测量结果。
3、尽量避开铁磁性物体及具有强电磁场的设备，以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。
4、应尽量安装在干燥通风之处，避免日晒雨淋，环境温度应在-20～+60℃ ，相对湿度小于85% 。
5、流量计周围应有充裕的空间，便于检测与维修。