電磁流量計(jì)的測量原理

電磁流量計(jì)已有50多年的應(yīng)用歷史，在全球范圍內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，領(lǐng)域涉及水/污水、化工、醫(yī)藥、造紙、食品等各個(gè)行業(yè)。大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。
　　隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的加速，冷凍水浴恒溫振蕩器環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，社會(huì)對可持續(xù)發(fā)展的呼聲也越來越高，人與自然和諧共生的理念為人們所接受，對各種污染的治理更為緊迫。紹興水處理發(fā)展有限公司是以印染工業(yè)廢水為主的城市綜合污水處理企業(yè)，已建成的一、二期項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到70萬噸/日的污水處理能力。因?yàn)樵谖鬯幚砉に囍?，需要對排放污水、添加劑、污泥等進(jìn)行計(jì)量和控制，所以流量測量非常重要。
　　1.測量原理
　　電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。當(dāng)導(dǎo)電金屬桿以一定速度做垂直于磁力線方向的運(yùn)動(dòng)，即會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
　　在電磁流量計(jì)中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，空氣微生物采樣器上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。
　　假設(shè)電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場強(qiáng)度B為恒定，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ue正比于流體速度v，管道截面積A為已知，則體積流量Qv則可通過如下公式計(jì)算：
電磁流量計(jì)由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測量管上下裝有勵(lì)磁線圈，通勵(lì)磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管，恒溫?fù)u床培養(yǎng)箱一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢，送到變送器。勵(lì)磁電流則由變送器提供。按變送器與傳感器組裝方式分類，有分離型和一體型兩種。在污水處理工藝中大口徑流量計(jì)多為分體式，一部分安裝在地下，另一部分在地上。小口徑以一體式為多。
　　市場上電磁流量計(jì)的功能差別也很大，簡單的就只是測量單向流量，只輸出模擬信號(hào)帶動(dòng)后位儀表;多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號(hào)儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、MODBUS,FF現(xiàn)場總線等。
　　電磁流量計(jì)的口徑范圍比其他品種流量儀表寬，E+H公司提供W、P、H三種類型的傳感器，分別應(yīng)用于水和污水行業(yè)（W型），化工、食品行業(yè)（P型），食品、制藥行業(yè)（H型），口徑范圍從2毫米到2米。變送器可提供10、50、23、53多種選擇，10針對于水行業(yè)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型，50為普通型，53為增強(qiáng)型，23為兩線制。精度可有0.5%，0.2%兩種選擇。可測正反雙向流量，也可測脈動(dòng)流量。
　　使用電磁流量計(jì)的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值（即下限值。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型電磁流量計(jì)的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號(hào)而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號(hào)線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)的信號(hào)線長度。
　　工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問題。交直流試驗(yàn)變壓器電磁流量計(jì)不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，認(rèn)為不能使用，然而實(shí)際工作中會(huì)遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例，這類雜質(zhì)對增加電導(dǎo)率有利。對于水溶液，資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實(shí)驗(yàn)室測得的，實(shí)際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測量。
　　2.電磁流量計(jì)特點(diǎn)
　　電磁流量計(jì)不受溫度、壓力、粘度等外界因素的影響，測量管內(nèi)部無收縮或凸出部分的造成的壓力損失，另外，流量元件檢測出的最初信號(hào)，是一個(gè)與流體平均流速成精確線性變化的電壓，它與流體的其他性質(zhì)無關(guān)，具有很大的優(yōu)越性。微機(jī)繼電保護(hù)測試儀根據(jù)污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導(dǎo)電能力等特性，測量污水的流量，電磁流量計(jì)是一個(gè)很好的選擇。它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。安裝、操作、維護(hù)方便，測量系統(tǒng)采用智能化設(shè)計(jì)，整體密封加強(qiáng)，能在較惡劣的環(huán)境下正常工作。而渦街流量計(jì)由于技術(shù)原因，電動(dòng)水質(zhì)采樣器口徑很難做大，質(zhì)量，管道式超聲波流量計(jì)在價(jià)格相對于電磁缺乏競爭優(yōu)勢。所以在水和污水行業(yè)，電磁流量計(jì)尤其是大口徑電磁流量計(jì)具有很大優(yōu)勢，得到了非常普遍的應(yīng)用。