横河电磁流量计技术原理
时间：2013-07-29 阅读：1182
横河电磁流量计技术原理
测量原理
电磁流量计是利用电磁感应原理，测出流体在电磁场中流动而产生的感应电压，从而得出流量的仪器。
50年代后期，电磁流量计在日本作为过程工业用仪表得到应用，此后，为了发挥其*特性又多次进行了技术革新和功能强化。电磁流量计能够测量所有具有导电性的液体，目前已经开发的产品中，从2.5mm小口径到2000mm以上的大流量都能够测量，被广泛使用。
测量原理
利用了法拉第（Faraday 英1791～1867）定律，即当在磁场中流过液体时，由电磁感应而产生的电动势与流速成比例。根据弗莱明（Fleming 英1849～1945）的右手法则，电动势的方向与液体流动方向及磁场方向均成直角。通过安装在测量管内的一对电极可以测出产生的电动势。
电磁流量计测量原理
图中电动势E的大小可用下列公式表示:
体积流量Q等于管道的横截面积×平均流速:
因此，从这些公式得出:
转换器
向励磁线圈供给励磁电流，在电极中产生数毫伏的感应电动势，输出换算为体积流量Q的统一信号4-20mA和累加流量用的脉冲信号。
zui初励磁电源中使用的是商用电源，现在使用了能够有效提高精度的6Hz左右的低频励磁以及矩形波励磁。并且，为了提高性能（如泥浆噪声的对策和应答性能的改善），采用了双频励磁等方法。与过去相比，有了显著的进步。
电磁流量计的转换部分电路构成示例
双频励磁方式的原理构成
电容式
在液体中电场因静电感应会在陶瓷管外侧的平板电极上产生电荷，电容式电磁流量计可将该电荷作为电压检测出来。以往的电磁流量计不能测量5μS/cm以下的低电导率液体，电容式电磁流量计可稳定测量纯水、糖水、酒精等低导电率液体（0.01μS/cm以上），由于采用了不接触液体的电极，所以在理论上不会发生泥浆噪声，是划时代的流量计。
电容式电磁流量计的原理构成
选型
口径的选择
在流速换算中，流量测量量程可在0.3～10m/s之间自由变换。通常选择与管道相同的口径，但以下条件时，可选择与管道不同的口径。
流速: 1～5m/s左右
流体具有磨损性时: 流速3m/s以下
流体容易粘着物体时: 流速3m/s以上
下图表示了中小口径的尺寸数据，流量、流速、口径的关系可一目了然。
（流速越快，精度越高）
电磁流量计的尺寸数据
衬里的选择
衬里是指流量计管道内的隔离层。根据流体的种类及温度不同，衬里的材质可在聚四氟乙烯类的PFA、聚氨酯橡胶、陶瓷3种类型中选择。
各种衬里的特点
| 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 | 流体温度为-10～160℃时，需注意渗透 |
| 内部平滑，耐附着性强 | |||
| 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 | 流体温度为0～40℃，不适用于有机溶剂的混合液体 |
| 适用于弱酸、弱碱流体 | |||
| 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，具有适用于耐泥浆噪声和渗透性流体的电极结构 | 用于氢氟酸、磷酸、强碱时，需注意 |
电极材质的选择
参考下表选择电极材质。即使很小的电极腐蚀和磨损也有可能成为绝缘劣化和液体泄漏等异常发生的主要原因，因此必须十分注意材质的选择。
电极材质的特点
| 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、盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、氯化铜、醋酸铅、次氯酸 | 适用于大部分药品。氟化系药品存在问题 |
| 钛 | 海水、醋酸、氯化钠 | 不适用于盐酸、硫酸、硝酸 |
| 铂-铱 | 海水、醋酸、氢氧化钠、硫酸、硝酸、次氯酸钠 | 适用于大部分药品 |
| 铂铝 | 不适用于王水、次氯酸、氯化铜、氰化盐 | |
| 含陶合金 | ||
| （仅陶瓷衬里用） | ||
| 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 |
特点
- 输出信号和体积流量成正比。
- 量程范围宽，可轻松改变量程。
- 高精度，20%以上的流量精度在指示值的±0.5%以内。
- 不受流体的温度、压力、密度、黏度的影响。
- 普通产品无法测量电导率为5μS/cm以下的流体，但电容式电磁流量计可测量至0.01μS/cm。
- 电容式为非接液电极型，可测量纤维质流体和泥浆。
- 无压力损失。流体中固体附着的情况也很少。
- zui适用于测量腐蚀性流体的流量。
- 结构上无可动部件，故障极少。