電磁流量計的原理及結構和渦街流量計的安裝使用

根據電磁感應原理制成的測量流量的裝置，稱為電磁流量 計。電磁流量計應用范圍廣，可以測量酸、堿、鹽溶液等腐蝕性介質，也可以測量那些帶有 懸浮顆粒的導電漿液。  1.電磁流量計的原理及結構  (1)電磁流量計的測量原理電磁流量計基于電磁感應原理，導電流體在磁場中垂直 于磁力線方向流過，在流通管道兩側的電極上將產生感應電動勢，感應電動勢的大小與流體 的流速有關，通過測量此電動勢可求得流體流量-。感應電動勢£與流速的 關系E = CBDu式中，C為常數；B為磁感應強度；D為管道內徑；u為流體平均速度。  當儀表結構參數確定之后，感應電動勢與流速r成對應關系，則可求得流體體積流量， 其流量方程式可寫為式中，K為儀表常數，對于固定的電磁流量計，K為定值。  電磁流量計中的直流電動勢S會對導電液產生電解作用，從而破壞流體并使測量產生 誤差。為了克服電解極化現象，電磁流量計的磁場B都采用交變磁場_  采用交變磁場，不僅消除了介質電解極化所造成的影響，而且也便于輸出信號的放大。 但是，采用交變磁場卻增加了感應誤差。  (2)電磁流量計的結構電磁流量計的測量主體由磁路系統、測量導管、電極和調整 轉換裝置等組成。電磁流量計的結構如圖4-22所示|由非導磁性材料制成的導管、測量電 極嵌在管壁上，若導管為導電材料，則其內壁和電極之間必須絕緣，通常在整個測量導管內 壁裝有絕緣襯里。導管外圍的勵磁線圈用來產生交變磁場;在導管和線圈外還裝有磁軛，以 便形成均勻磁場和具有較大磁通量。   電磁流量計轉換部分的輸出電流/。與平均流速成正比。   2.電磁流量計的特點   電磁流量計的測量導管中無阻力件，壓力損失極小；其流速測量范圍寬，為0.5~10m/s;   范圍度可達10:1;流量計的口徑可從幾毫米到幾米以上；流量計的精度為0.5 ~1_5級；儀 表反應快，流動狀態對示值的影響小，可以測量脈動流和兩相流，如泥漿和紙漿的流量。被 測液體的電導率下限由轉換器的輸人阻抗決定。如果輸入阻抗為100MX1,則被測液體的電 導率不得低于10[iil/cm。   電磁流量計對直管段要求不高，儀表前直管段的長度為5D~10Z)。安裝地點應盡量避 免劇烈振動和交直流強磁場。在垂直安裝時，流體要自下而上流過儀表，水平安裝時兩個電 極要在同一平面上。要確保流體、外殼和管道間的良好接地。   電磁流量計的選擇要根據被測流體的情況確定合適的襯里和電極材料。其測量度受 導管的內壁，特別是電極附近結垢的影響，應注意維護清洗。   渦街流量計    渦街流量計屬旋渦流量計類型，它是利用流體振蕩的原理進行流量測量的。當流體流過 非流線型阻力件時會產生穩定的旋渦列，旋渦的產生頻率與流體流速有著確定的對應關系， 測量頻率的變化，就可以得到流體的流量。   1.渦街流量計的組成及流量方程式    渦街流量計的測量主體是旋渦發生體。旋渦發生體是一個具有非流線型截面的柱體垂直   插于流通截面內。當流體流過旋渦發生體 時，在發生體兩側會交替地產生旋渦，并在 它的下游形成兩列不對稱的旋渦列。當每兩. 個旋渦之間的縱向距離^和旋渦列之間的橫 向距離I滿足一定的關系，即/i/Z = 0.281 時，這兩個旋渦列將是穩定的，稱之為 “卡門渦街”，    大量實驗證明，在一定的雷諾數范圍內，穩定的旋渦產生頻率/與旋渦發生體處的流速 v有確定的關系：式中，d為旋渦發生體的特征尺寸；足稱為斯特羅哈爾數。     與旋渦發生體的形狀及流體的雷諾數有關，在一定的雷諾數范圍內，St數值基本不 變9旋渦發生體的形狀有圓柱、三角柱、矩形柱、T形柱以及由上述簡單柱體組合而成的組 合柱體，不同柱體的\不同，如圓柱體St =0.21,角柱體St =0. 16。其中三角柱體的旋 渦強度較大，穩定性較好，壓力損失適中，故應用較多。  當旋渦發生體的形狀和尺寸確定后，可以通過測量旋渦產生頻率來測量流體的流量，其 流量方程式中，K為儀表系數，一般通過實驗測得。   旋渦頻率的檢出有多種方式，可以分為^體式和分體式兩類。^體式檢測元件放在旋渦  發生體內，如熱絲式、膜片式和熱敏電阻式； 分體式檢測元件則裝在旋渦發生體的下游，如 壓電式、擺旗式、超聲式。以上均為利用旋渦 產生時引起的波動進行測量的。圖4-24所示 為三角柱體渦街流量計的原理示意圖，旋渦頻 率采用熱敏電阻檢測方式，在P角柱體的迎流 面對稱地嵌人兩個熱敏電阻，通人恒定電流加 熱電阻，使其溫度稍高于流體，在交替產生的 旋渦作用下，兩個電阻被周期地冷卻，使其阻值改變，阻值的變化由橋路測出，即可測得旋渦的產生頻率，從而測知流量。   2.渦街流量計的優缺點及安裝使用    (1) 渦街流量計的優點     1) 渦街流量計適用于氣體、液體和蒸氣介質的流量測量.其測量幾乎不受流體參數 (溫度、壓力、密度和粘度）變化的影響。在一定的雷諾數范圍內，儀表系數僅與旋渦發生 體及管道的形狀、尺寸有關。    2) 渦街流量計在儀表內部無可動部件，使用壽命長。  3) 結構簡單、牢固、安裝維修方便。無需導壓管和三閥組，減少泄漏、堵塞和凍結等。  4) 壓力損失小。  5) 輸出為頻率信號，有較寬的范圍度（30:1)。  6) 測量度也比較高.為±0_5%?±1%0 (2) 渦街流量計的局限性 1) 對管道的機械振動較敏感，不宜用于強振動場所。 2) 口徑越大，分辨率越低。 3) 液體溫度太高時，傳感器誤差較大4) 當流體有壓力脈動或流量脈動時，示值大幅度偏高，影響較大，因此不適用于脈動流。(3) 渦街流量計的安裝使用渦街流量計可以水平安裝，也可以垂直安裝。在垂直安 裝時，流體必須自下而上通過，使流體充滿管道。在儀表上、下游要求有一定的直管段，下 游長度為5D，上游長度根據阻力件形式而定，約15D~40D，且上游不應設流量調節閥。超聲流量計1.超聲流量計的工作原理超聲流量計利用超聲波在流體中的傳播特性實現流量測量。超聲波在流體中傳播時，將 受到流體速度的影響，檢測接收到的超聲波信號可以測知流速，從而求得流體流量。超聲波測量流量有多種方法，按作用原理有傳播速度差法、多普勒效應、聲束偏移法及 相關法等，在工業應用中以傳播速度差法zui普遍。傳播速度差法利用超聲波在流體中順流傳播與逆流傳播的速度變化來測量流體流速。測 量方法有時間差法、相差法和頻差法:9.傳播速度差法的測量原理如圖4-25所示，在管道壁上，從上、下游兩個發射換能器1\、T2發出超聲 波，各自到達下游和上游接收超聲換能器I、 流體靜止時超聲波聲速為C,流體流動時順流 和逆流的聲速將不同。兩個傳播時間與流速之間 的關系可寫式中，h為順流傳播時間；為逆流傳播時間；i為兩探頭間距離；®為流體平均流速I 一般情況下C》?；，則時間差與流速的關系為所以，測得時間差A«就可知流速。采用頻差法時，列出頻率與流速的關系式為采用頻差法測量可以不受聲速的影響，所以不必考慮流體溫度變化對聲速的影響。
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