电磁流量计的报告

电磁场报告

（电磁流量计）

学期：2015-2016（II）

班级：电自卓越141

组员: 胡忠明朱振铎

张鑫喻婷

日期：电磁流量计报告

一、电磁流量计提出背景

第二次世界大战后，随着国际经济和科学技术的迅速发展，流量计量日益受到重视，流量仪表随之迅速发展起来。如上个世纪50年代，工业中使用的主要流量计已经有孔板、皮托管、浮子流量计三种，被测介质的范围也较窄，但测量准确度已开始满足一些低水平的生产需要。而近50年来，为满足不同种类流体特性、不同流动状态下的流量计量的需要，先后研制出并投入使用的流量计有电磁流量计、速度式流量计、容积流量计、动量式流量计、超声波流量计

等几十种不同测量原理的新型流量计。本次报告我们重点介绍电磁流量计。

电磁流量计（Eletromagnetic Flowmeters，简称EMF）是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表（如下图所示）。其制作原理是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表。

电磁流量计实物图

二、仪表结构

电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。

1、磁路系统：其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现，其优点是结构比较简单，受交流磁场的干扰较小，但它易使通过测量导管内的电解质液体极化，使正电极被负离子包围，负电极被正离子包围，即电极的极化现象，并导致两电极之间内阻增大，因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时，永久磁铁相应也很大，笨重且不经济，所以电磁流量计一般采用交变磁场，且是50HZ工频电源激励产生的。

2、测量导管：其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路，测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成，可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。

3、电极：其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成，且被要求与衬里齐平，以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。

4、外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。

5、衬里：在测量导管的内侧法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属

分体型电磁流量计在满足现场显示的同时，还可以输出4～20mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。

分体型电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相流，高粘度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。

一体型电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制定，用来测量导电流体的体积流量。由于独特的特点已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量。主要用于化工、造纸、食品、纺织、冶金、环保、给排水等行业，与计算机配套可实现系统控制。

五、电磁流量计的特点

优点：

1、电磁流量计没有可动部件，也没有阻流件，不会引起压力损失，同时也不会引起磨损，阻塞等题目。

2、电磁流量计是一体积流量丈量仪表，在丈量过程中不受被测介质的温度、粘度、密度以及导电率（在一定范围内）的影响。

3、电磁流量计的量程范围宽，可达1：100。此外，电磁流量计只与被测介质的均匀流速成正比，而与轴对称的活动状态（层流或紊流）无关。

4、电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以丈量瞬时脉动流量，而且线性好，因此可以将丈量信号直接用转换器线性的转换成标准信号输出。LD-T型可就地指示，LD型可远间隔传送。

缺点：

1、电磁流量计不能丈量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等。不能丈量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。

2、通用型电磁流量计因为衬里材料和电气绝缘材料限制，不能用于200度以上高温度的液体；同时不能用于低于50度以下液体，因丈量管外凝露（或霜）而破坏绝缘。

需要说明的是，使用电磁流量计测量必须条件满足下列假定：

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。

六、电磁流量计的应用领域

电磁流量计在工业上广泛应用于化工化纤、食品、矿冶、环保、钢铁、石油、制药等领域，用来测量各种酸碱盐溶液、泥浆、矿浆、纸浆、纤维浆、糖浆、石灰乳、污水、冷却原水、给排水、双氧水、啤酒、麦汁、各种饮料、黑液等导电液体介质的体积流量。从工作原理上可知电磁流量计只适合导电流体的流量测量。同时，由于电磁流量计内部无可动部分，不会堵塞，特别适合测量含悬浮物、固体颗粒、纤维等杂质的液体流量；流量共识几乎不受被测介质物性参数影响，因此适合测量高粘度流体流量；只要合理选择电极材料，即可测量腐蚀性流体流量。近年来，电磁流量计在大管径流量计量方面的优势凸显；同时，稍加改动就可实现双向流动液体的流量测量。

在一台流量计的一次检定中，应按照准确度等级和引用误差之中的一种给出流量计误差表示方法；对于使用相对示值误差和引用误差组合表示误差的流量计，一次检定中也应统一使用一种方法表示其误差。

成熟仪表应用上受到限制的某一领域技术上有所突破后，开发出相适应的改进型仪表，使得在该领域有较快发展。

九、典型流量计介绍及进展

1、电磁流量计

A、非满管电磁流量计

传统电磁流量计只能测量满管液体流量非满管电磁流量计应用于具有自由表面自然流的下水排放领域并提高该领域的测量精确度。将传统非满管流或明渠流流量误差从±(3~5)%FS降低到±(1~2)%FS。

B、测量更低点导率的液体

现在可测量比传统电磁流量计电导率阈值低2~3个数量级的液体。如以前不能测量的甘油、乙二醇等。除此之外，本类仪表几乎不存在浆液噪生和流动噪声也不会产生电极表面效应形成的噪声。衬里内表面覆盖油脂等非导电层或结薄绝缘垢层也不会影响测量。

C、低功耗和二线制电磁流量计有较快发展

二线制不需另外外接激磁回路仅用4MADC电流提供仪表，所需功率通常仅数十毫瓦。低功耗电磁流量计有可能采用干电池或太阳电池，更方便地将电磁流量计装用于无市电供电的场所。

D、二维(方向)电磁流速计和多测量点插入式电磁流量计

置于船体外部的船舶电磁航速仪是插入式电磁流量计的雏形，后来插入式电磁流量计在大中型管道中却有较大发展，也有用于明渠称作电磁流速计。但在河道流或水利试验模型不仅要测量流速，还要知道流速方向。二维电磁流速记又称向量流速计，电磁流量仪表族可以进入水文试验应用领域。

2、超声流量计

近年超声流量计应用于气体(包括蒸汽)、储存交接(CUSTODYTRANSFER常简称CT)和财贸核算、民用住宅天然气消费计量三个领域有较大进展。

A、气体应用

当前国外能源开发天然气比石油发展快促进了过去发展缓慢的气体超声流量计发展。有人估计工业用超声流量计当前已有近15%用于气体。近年还见到国外至少有3家制造厂向市场推出应用于蒸汽的超声流量计，用一棒传送声速信号到远离蒸汽的超生换能器可测高达480℃的过热蒸汽。

B、进入储存交接和财贸核算应用领域

超声流量计采用多声道测量(4~8声道)技术和短管流量传感器结构设计并实流校准测量精确度大幅的提高液体用仪表精度等级有高达级气体用仪表普遍为级。今后必然将逐步替代有活动部件的仪表。

1999年北京已在进京高压天然气输送管线上装用超声流量计与原装有的孔板差压流量计对比显现出其优越的使用性能得到各方面的认可。

C、进入住宅天然气消耗计量应用领域

90年中期国外超声家用燃气表已达到取代应用150余年的膜式煤气表的规模。有人估计世界范围近年销售量已接近40万台/年。

3、热式质量流量计

热式质量流量计过去主要是热分布式应用于气体小流量测量较多，应用于半导体工业热处理炉、分析仪器等氢、氧、氨等流量测量和控制以及阀门制造过程中测定泄漏量等。国外近年热消散效应的侵入式和插入式热式流量计应用与环境保护和流程工业大中型管道发展迅速。径向分段排列多组检测元件组成的检测杆，较多以插入方式应用于HVAC(暖气通风空调)工程大中型管道；还应用于锅炉大管道进风量和烟道排气量监测SO2和NOX排放总量。

微小液体质量热式流量计虽然已有20余年历史，但在工业上应用直到近几年才较快发展。现在已有几家制造厂生产多种型号热分布式热式流量计投入市场。当前主要应用于化学、石化、食品等流程工业实验性装置。例如：药液配比系统中定流量配比控制,液化气注入过程中液流测量和控制。