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電磁流量計的實現
點擊次數:1615 更新時間:2014-05-15

    電磁流量計由流量傳感器和轉換放大器組成·圖2-27是四線制電磁流量計結構示意圖。二線制電磁流量計的結構與此類似,僅轉換器部分采用二線制電路。

    (1)流量傳感器

    電磁流量計的流量傳感器用于產生與流體流量成正比的感應電壓。圖2-28是電磁流量計傳感器的結構圖。

    ①流量傳感器的基本要求

    a·能夠提供與流量信號成正比的、有足夠大幅值的電動勢信號。

    b·有干擾調整機構,提高對外部干擾信號的抑制能力,使信噪比盡量大。

    c·能夠適應流體惡劣的工作環境,能夠穩定可靠長期運行。

    ②流量傳感器的基本組成流量傳感器由測量管、電極和勵磁系統組成。

    a·內襯電絕緣測量管。被測流體通過該測量管產生與流體流量成正比的感應電壓。測量管要求如下。

    ·能夠承受流體的工作壓力,具有一定強度。例如,石油采油工藝加壓注水的工作壓力高達42MPa。

    ·能夠對測量電極實現靜電屏蔽。

    ·能夠抗流體的腐蝕和溫度變化的影響。

    ·采用非導磁高電阻率的材料(其磁導率與空氣磁導率接近),不產生或盡量少產生渦電流。

    ·保證機械強度條件下,測量管厚度應盡量小,以降低成本和材料消耗。

    ·為滿足長筒流量計要求,應有足夠的測量管長度。實驗表明,測量管法蘭端面之間的長度應至少1·3D。大口徑流量計一般為1D。

表2-16是常用測量管材料的性能比較。

材料

zui大流體溫度

抗化學危害能力

抗磨損能力

杭壓力和的形變能力

抗真空

DN范圍/mm

氟化塑料(聚四氟乙烯、PFA等)

180

熱堿、熱高濃度酸

根據材料結構從差到好

根據材料結構從強到肉

根據材料結構從弱到很小

2~600

不銹鋼加固層的PFA

180

熱堿、熱高濃度酸

很小

很好

2·5~150

乙烯-聚四氟乙烯共聚物

120

熱堿、熱酸

很好

很小

很好

200~600

硬橡膠

90

低溶度溶液

非常小

相對較好

25~3000

不銹鋼加固層的聚丙烯

90

低溶度溶液

很小

很好

25~150

軟橡膠,氯丁橡膠

60

低溶度溶液

很小

相對較好

25~3000

聚氨酯

60

低溶度溶液

*

很小

50~1600

/氧化鋯陶瓷

180

溫熱堿、100℃高溶度酸

zui溶液磨損

實際無形變(小DN時高、長時間穩定性)

*

2·5~250

    內襯材料的要求如下。

  ·能夠使感應的電壓與金屬測量管之間實現絕緣。

  ·能夠適應被側流體的工作環境,例如,溫度、壓力腐蝕性、耐磨性、熱穩定性、黏結性等。

  ·容易加工和制造,有足夠強度。

   常用內襯材料有聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氮酷橡膠、氯丁橡膠、氧化鋁陶瓷等。

    b·一對或多對徑向設置的電極。電極用于檢測感應電壓。由于電極處于勵磁磁場中,為防止磁力線在電極上集結,對電極有下列要求。

  ·電極應是非導磁的金屬材料。

  ·電極與流體接觸,因此,應適應流體工作環境,

  ·具有良好密封性,能夠與內襯和測量管密封,同時應具有一定的溫度補償作用,以適應工作流體溫度的變化。

  ·具有耐溫、耐壓、耐磨、抗腐蝕等性能。

  ·電解應具有耐磨、抗腐蝕等性能,使電極之間的距離不發生改變;使腐蝕造成的極化電壓盡量小。

  ·電極的安裝應便于清洗、安裝和維護。

  ·電極表面具有高的光潔度,利于提高電極的抗腐蝕性,提高零位穩定性。

  常用電極材料有耐酸鋼1Crl8Ni9Ti、含鑰耐酸鋼OCrl8Nil2MoTi、哈氏合金B和哈氏合金C、鈦Ti,鉭Ta,鋯和鉑銥合金、碳化鎢硬質合金、導電橡膠、導電氟橡膠和多孔陶瓷等。

  電極的面積與權重函數有關,因此,根據電極對數和面積分為單對點電極、多對點電極和大面積電極等。電極頭的形狀有平頭形、尖頭形和半球形等。電極可固定安裝或可拆卸安裝。電極的安裝平面應與磁力線平行。圖2-29是電極安裝圖。

    接地環和接地電極是電磁流量計中的重要部件。在采用非金屬材料的測量管兩端法蘭上,需要加裝接地環,用于起到接觸液體、保護測量管端面內襯作用,因此,也稱為內襯保護環。接地環將流量信號的基準地電位與傳感器的信號連接,防止出現直流極化電壓,引入干擾。為實現穩定接地,應選用與電極材料一致或相近的耐腐蝕性材料作為接地環,這樣可使它們與液體之間形成相接近或大致相等的極化電壓,使形成的共模干擾降到zui小。

    測量強酸、強堿和鹽類液體時,為節省貴金屬,不使用接地環,而用接地電極。它安裝在測量管內與電極成垂直的底部位置(稱為三電極結構),或再安裝一個電極在側量管的頂部(與接地電極相對),用于組成平衡電極(可*除噪聲干擾;使測量平均速度的過程被限制在平衡電極平面BEP內;用于非滿管流體流量檢測;消除接地環)。

    C、用于在測量管產生勵磁磁場的磁系統。工業電磁流量計的勵磁系統常采用電磁鐵產生磁場。根據測量管口徑的不同,產生磁場的勵磁線圈和鐵芯、磁扼結構可有如下幾種常用結構形式。

   ·變壓器鐵芯式。測量管口徑小于10mm的傳感器常采用。它具有通過測量管的磁通較大、同樣流速下可獲得較大感應電動勢的優點。較大口徑應用時,因電極距離較大,漏磁磁通增大,電干擾較嚴重,儀表工作不夠穩定,此外,大口徑管道采用該方式勵磁造成儀表體積大,重量增加,給儀表維護和制造帶來問題。

   ·集中繞組式。電磁流量計口徑在10-100mm時,由于集中勵磁方式將繞組分為兩個無骨架的馬鞍形線圈,分別安裝在測量管上、下側,外面用0。 3-0。4mm硅鋼片制成磁扼。為保證磁場均勻,在勵磁線圈中間加一對極靴。

   ·分段繞組式。測量管口徑大于100mm時,常采用分段繞組式。馬鞍形勵磁線圈按余弦分布規律繞制,靠近電極的線圈繞得密,遠離電極的繞組繞得稀,以獲得均勻磁場分布,線圈外加一層磁轆,不需要磁靴。分段繞組安裝在測量管的上下兩側,使磁感應密度與管道橫截面平行,以保證測量精度。

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