任务四 电磁流量计

项目四

流量传感器

任务4

电磁流量计知识目标：1.了解法拉第电磁感应定律及工作原理；2.了解电磁流量计基本原理、结构及应用；3.了解电磁流量计的安装要求。能力目标：1.能分辨出电磁流量计；2.知道电磁流量计如何接线及安装要求。素质目标：1.培养学生独立思考和全面分析问题的能力2.提升学生举一反三的能力任务4

电磁流量计法拉第电磁感应定律：当一导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势e，其方向由右手定则确定，其大小与磁场的磁感应强度B，导体在磁场内的长度L及导体的运动速度v成正比，如果B,L,v三者互相垂直，则e＝Blv。而电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律工作的，在非磁性管道中，利用测量导电流体平均速度而显示流量的流量计。任务4

电磁流量计在磁感应强度为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，两电极之间也会产生感生电动势:e＝BDv,式中,v为管道截面上的平均流速．由此可得管道的体积流量为：qv=Dπe/4B。任务4

电磁流量计

图4-4-2任务4

电磁流量计由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径和测量管内径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。要使公式严格成立，必须使测量条件满足下列假定：1．磁场是均匀分布的恒定磁场；2．被测流体的流速轴对称分布；3．被测液体是非磁性的；4．被测液体的电导率均匀且各向同性。任务4

电磁流量计二.电磁流量计结构电磁流量变送器由变送器和转换器两部分组成。电磁流量变送器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部分组成，它将流量的变化转换成感应电势的变化。转换器由电子元器件组成，它将微弱的感应电势放大，并转换成统一的标准信号输出，以便进行远传指示、记录、积算和调节。任务4

电磁流量计1.衬里电磁流量计需要增加衬里。需要根据其工作原理说明，电磁流量计一般有一组线圈和两个电极，线圈的作用是给流体加上一个电场，流动的导电液体相当于一个导体，根据法拉第电磁感应定律当导体切割磁力线时会相应产生一个与速度成正比的电动势，电极的作用就是测量这个感应电动势，所以测量管内只有电极是与导电液体相连的，其他部分是内衬，必须要保证绝缘，电磁流量计才能正常工作。如果有磁场的那段金属管道也与液体相接触，电磁流量计所测的导电液体和金属管之间短路了，就会导电，则导致电磁流量计无法测量电势，所以电磁流量计的内部都是有衬里的。任务4

电磁流量计衬里材质测量流体实例特点备注PFA氢氟酸、盐酸、醋酸等强渗透性流体，易附着、易固化的流体，腐蚀性流体（电解液体、苛性钠、硫酸），其他的一般液体衬里的耐腐蚀性强，机械强度高，内部平滑，耐附着性强流体温度为-10～160℃时，需注意渗透聚氨酯橡胶自来水、污水、工业用水、污泥、海水等耐磨损性强，适用于土砂混合的泥水流体,适用于弱酸、弱碱流体流体温度为0～40℃，不适用于有机溶剂的混合液体陶瓷硬质泥浆、腐蚀性流体、附着性流体、高温流体、高压流体耐磨损性约为聚氨酯橡胶的10倍，高温高压下不变形，具有适用于耐泥浆躁声和渗透性流体的电极结构用于氢氰酸、磷酸、强碱时、需注意任务4

电磁流量计2.电极电磁流量计电极的作用是测量感应电动势的大小。电极与被测介质直接接触，所以电极材质的选择是非常重要的，常用的电极材料有316L不锈钢、哈氏合金、钛、钽、铂等，可根据介质的特性来选择电极的材质。表4-4-2为电极材质与对应测量流体对应表。任务4

电磁流量计电极材质测量流体实例特点SUS316L自来水、污水不适用于海水，盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠哈式合金C醋酸、氢氧化钠不适用于盐酸、硫酸、硝酸等钽海水、醋酸、硫酸、硝酸、盐酸、氯化铜、醋酸铅、次氯酸适用于大部分药品钛海水、醋酸、氯化钠不适用于盐酸、硫酸、硝酸等铂—铱铂铝含陶合金（仅陶瓷衬里用）海水、醋酸、氢氧化钠、硫酸、硝酸、次氯酸钠适用于大部分药品，不适用于王水、次氯酸、氯化铜、氰化盐碳化钨红泥泥浆、矿石泥浆、氧化铁泥浆、高浓度纸浆适用于磨耗性液体，尤其是泥浆流体，不适用于腐蚀性流体任务4

电磁流量计三.电磁流量计特点1.优点（1）测量导管内无可动部件或凸出于管道内的部件，因而压力损失小、并可以测量含有颗粒、悬浮物等流体的流量，例如纸浆、矿浆和煤粉浆的流量，这是电磁流量计的突出特点。由于电磁流量计的衬里和电极是防腐的，可以用来测来测量腐蚀性介质的流量。（2）电磁流量计输出电流与流量间具有线性关系，并且不受液体的物理性质（温度、压力、黏度）的影响。特别是不受黏度的影响，这是一般流量计所达不到的。（3）只要符合电导范围,测量特性与流体的性质无关。（4）电磁流量计的测量范围宽,对于同一台电磁流量计可达100:1,精度高,可达±0.2%,重复型好优于±0.1%.口径可以从1mm做到2m以上。（5）更换不同的内衬及电极材料可测强酸强碱。（6）电磁流量计反应迅速，可以测量脉动流量。任务4

电磁流量计2.缺点（1）不能测不导电的液体，液气两相流，气体及绝缘类的油类。（2）由于内衬材料及励磁线圈耐温的限制，一般只能测180℃以下的流体。（3）受流体流速及流场分布的影响，要求流体流速对轴心均匀对称分布，所以要有前后直管段。一般只需前5D后2D即可。任务4

电磁流量计四.电磁流量计安装1.安装场所(针对防护等级为IP65)（1）测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；（2）尽可能避免测量管内变成负压；（3）选择震动小的场所，特别对一体型仪表；（4）避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰任务4

电磁流量计（5）传感器必须单独接地（接地电阻100Ω以下）。（6）尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；（7）环境温度在－25/－10～50/600℃范围内,环境相对湿度在10%～90%范围内,尽可能避免受阳光直照；（8）避免雨水浸淋，不会被水浸没。2.直管段长度要求应符合相关规定，一般需前5D后2D。任务4

电磁流量计3.安装位置和流动方向传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可，不受限制。但测量固液两相流体最好垂直安装，自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。

水平安装时要使电极轴线平行于地平线，不要处于垂直于地平线，因为处于底部的电极易被沉积物覆盖，顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面，使输出信号波动。任务4

电磁流量计五．电磁流量计应用电磁流量计的测量通道