德國科隆KROHNE電磁流量計的工作原理

 德國科隆KROHNE電磁流量計的工作原理

德國科隆KROHNE堅持創新，創造并保持了多項，一直是工業測量領域里的標竿，著測量儀表的變革和發展。

在中國已具備了電磁流量計、質量流量計、轉子流量計、渦街流量計、雷達物位計等主要測量儀表的生產及標定能力，不但可為中國主要工業測量領域提供高科技產品及良好的測量解決方案，也可為整個大中華區提供更有力的支持。

德國科隆KROHNE電磁流量計結構

電磁流量計的結構主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成。

特點

1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響；

2、測量管內*流動部件，無壓損，直管段要求較低。對漿液測量有*的適應性；

3、合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性；

4、轉換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩定、度高。流量范圍度可達150：1；

5、轉換器可與傳感器組成一體型或分離型；

6、測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系，因此測量精度高。

7、測量管道內無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內無可動部件，因此傳感器壽命極長。

8、轉換器采用進的單片機（MCU）和表面貼裝技術（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點穩定，參數設定方便。點擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時流量、流速、流量百分比等。

9、雙向測量系統，可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產工藝和材料，確保產品的性能在長時候內保持穩定。

電磁流量計的管道內沒有其他部件，所以除用于測量導電流體的流量外，還可用于測量各種粘度的不導電液體（其中加入易電離物質）的流量。在核能工業中經常使用電磁流量計。

襯里選擇

電磁流量計內襯材料正確選用方法

應根據被測介質的腐蝕性，磨損性和溫度來選擇內襯材料：

一、天然橡膠（軟橡膠）

1、較好的彈性，耐磨性和扯斷力

2、耐一般的弱酸、弱堿的腐蝕

3、 測水、污水

二、耐酸橡膠（硬橡膠）

可耐常溫下的鹽酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀的腐蝕，但不耐強氧化劑的腐蝕

測一般的酸、堿、鹽溶液

三、氯丁橡膠（Neoprene）

1、*的彈性，高度的扯斷力，耐磨性能好

2、耐一般低濃度的酸堿、鹽溶液的腐蝕，但不耐氧化性介質的腐

<80℃；

測水、污水、泥漿和礦漿

四、聚胺脂橡膠（Polyurethane）

1、*的耐磨性能

2、耐酸、堿性能差

<40℃

測中性強磨損的煤漿、泥漿和礦漿

五、聚四氟乙烯（PTFE）

1、耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸、王水、濃堿和各種有機溶劑

2、耐磨性能好，粘接性能差

-80～+180℃；

測濃度、濃堿強腐蝕性溶液及衛生類介質

電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優點是壓損極小，可測流量范圍大。大流量與小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業管徑范圍寬，大可達3m，輸出信號和被測流量成線性，度較高，可測量電導率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會產生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應力線時，也會在管道兩邊的電極上產生感應電勢。感應電勢的方向由右手定則判定，感應電勢的大小由下式確定：

Ex=BDv-----------------式（1）

式中Ex—感應電勢，V；
　　B—磁感應強度，T
　　D—管道內徑，m
　　v—液體的平均流速，m/s

然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD²）/4的乘積，將式（1）代入該式得：

Qv=(πD/4B)* Ex ---------式（2）

由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應強度B不變時，被測體積流量與感應電勢呈線性關系。若在管道兩側各插入一根電極，就可引入感應電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。

據法拉第電磁感應原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當導電液體沿測量管軸線運動時，導電液體切割磁力線產生感應電勢，此感應電勢由兩個檢測電極檢出，數值大小與流速成正比例，其值為：

E=B·V·D·K

式中： E－感應電勢；

K－與磁場分布及軸向長度有關的系數；

B－磁感應強度；

V－導電液體平均流速；

D－電極間距；（測量管內直徑）

傳感器將感應電勢E作為流量信號，傳送到轉換器，經放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協議。

注：不同電磁流量計參數略有差異，使用時請務必查看說明書。

根據法拉第電磁感應定律，在磁感應強度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速v流動時，導電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內流速分布為軸對稱分布，兩電極之間產生感生電動勢：

e=KBDv (3-36)

式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數。由此可得管道的體積流量為：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可見，體積流量qv與感應電動勢e和測量管內徑D成線性關系，與磁場的磁感應強度B成反比，與其它物理參數無關。這就是電磁流量計的測量原理。

需要說明的是，要使式(3—37)嚴格成立，必須使電磁流量計測量條件滿足下列假定：

①磁場是均勻分布的恒定磁場;

②被測流體的流速軸對稱分布;

③被測液體是非磁性的;

④被測液體的電導率均勻且各向同性。

具體詳見：德國科隆KROHNE電磁流量計