一、電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律制成的用來測量導(dǎo)電介質(zhì)的一種比較新型的流量測量儀表，由于電磁流量計(jì)的檢測元件基本都在測量管外，所以電磁流量計(jì)在測量臟污流、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，又無流動(dòng)壓損，是一類可應(yīng)用于特殊場合又節(jié)能的流量儀表。
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)過程管道上，它的作用是將流過管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢信號，并通過傳輸線將此信號送達(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，它將傳感器送來的流量信號進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成與流量信號成正比的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，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)電流體流過垂直于流動(dòng)方向的磁場時(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---測量管面內(nèi)平均流速 D---流量計(jì)的通徑
2、主要特點(diǎn)
測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響；
測量管內(nèi)無阻礙流動(dòng)部件，無壓損，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)測量的是導(dǎo)電性液體，一般導(dǎo)電率大于５us/cm。對于導(dǎo)電率混合不均勻的液體介質(zhì)，則需要安裝足夠長的直管來保證液體均勻混合。
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介質(zhì)接觸的，應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性和磨蝕性以及介質(zhì)使用溫度來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的國情，對于國內(nèi)及印度、孟加拉國、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)流量檢測的可靠性，擴(kuò)展了流量檢測的應(yīng)用范圍，特別適用于庫區(qū)供水等野外無外供電源場所。
3.5. 輸出信號：
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)磁場及強(qiáng)振動(dòng)。
4.2. 對安裝直管的要求：儀表安裝需要一定的前后直管段，參見相應(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，此表無需太多的維護(hù)。對電磁傳感器來說，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。對接線來說，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。對電磁轉(zhuǎn)換器來說應(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，有輸出信號的則應(yīng)注意輸出信號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年代中期以來發(fā)展較快，它在流量測量方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)和長處，在現(xiàn)代流量測量中應(yīng)用越來越廣泛。在國內(nèi)使用渦街流量計(jì)進(jìn)行流量測量也愈來愈得到重視， 渦街流量計(jì)沒有可動(dòng)的機(jī)械部件，維護(hù)工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定，測量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡單。渦街流量計(jì)是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來的，磁電渦街是采用電磁感應(yīng)檢測方式的渦街流量計(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，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)確測出頻率f，就可以測出流體流速V=f·d/Sr，從而達(dá)到測量管道內(nèi)流體流量的目的，即：Q＝3600×f/k…..(1)(k－儀表系數(shù)，次/m
3)。（見圖2）
2、主要特點(diǎn)：
2.1振動(dòng)影響?。簢鴥?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，用電極檢測交變頻率作原理上，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)信號疊加在壓電晶體產(chǎn)生的有用流量信號中對流量計(jì)的檢測影響。
2.2測量范圍寬：一般的渦街流量計(jì)測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儀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）采購和制造，部分關(guān)鍵集成電路適用汽車級（-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)格相對較貴；而磁電渦街流量計(jì)是這幾年發(fā)展起來的新型流量計(jì)，并正在不斷發(fā)展，精度一般可達(dá)0.5%、1.0%，價(jià)格相對便宜，具有取代傳統(tǒng)機(jī)械水表的趨勢，對于一般場合的小口徑流量測量可選用磁電渦街流量計(jì)，而對于大口徑流量測量和高精度高要求流量測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)，從而使水流量測量和控制達(dá)到準(zhǔn)確度高和可靠性要求。
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