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德国Kewill流量计

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特殊结构电磁流量计的分类及介绍

来源:未知 最后更新:2021-06-22
关于特殊结构电磁流量计的分类,下面给大家浅析一下,供大家参考,希望对大家的工作和学习有所帮助。
1. 潜水电磁流量计
潜水电磁流量计是1980年代发展起来的一种流量计,用于连续测量明渠、涵洞、河道或非满管中导电液体的体积流量。 测量原理与一般电磁流量计相同,但传感器采用整体密封防水结构,可长期置于水下,适应明渠、涵洞、河流等明渠及大 管径非满管流量测量。 传感器的结构原理如图7-13所示。
潜水电磁流量计结构原理图
主要材料一般采用耐腐蚀耐热硬质PVC,电极一般采用耐酸钢1Cr18Ni9Ti或其他特殊材料。
因为潜水电磁流量计适用于圆形、矩形和任意形状的明渠、沟渠或河流的流量测量; 对上下行直通道要求低; 潜水电磁流量计非常适用于明渠或涵洞污水排放(污水流量计)的流量测量,采用低频三值方波励磁技术,具有零点稳定、运行可靠的特点。
2、非满管电磁流量计
电磁流量计自 1950 年代商业化以来一直用于测量全管流量。直到 1990 年代初,Fischer&Forter 才首次开发出非全管式电磁流量计。该仪表由两部分组成,一是安装在管道上的传感器,二是微处理器控制的转换器,可用于就地指示和远程显示和控制。从外观上看,它与普通电磁流量计无异,还具有无运动部件、无障碍物、压力损失极小、输出线性和量程宽等优点。
与普通电磁流量计在直径方向只有一对检测电极不同,非满管式电磁流量计的流量传感器有3对电极E1、E2、E3安装在测量管的同一圆周上分别以水平轴及其下半圆周为中心,如图所示。
非满管电磁流量计的串励和反励
上下励磁线圈可接成图7-14A所示的串联励磁方式和图7-14B所示的反励磁方式。
将电极E1设置在管道的中径位置,E2设置在20%径高位置,E3设置在10%径高位置。现在我们只考虑电极 E1 和 E2 的作用机制。电极 E3 和 E2 相同。
传感器工作在串励模式时,磁场如图7-14A所示。就像普通的电磁流量计一样,在电极上得到的电动势E与管内的流量成正比。如果在管流满时将电极E1和E2上得到的EMF E1和E2归一化为“1”,则当管内介质液位下降时,EMF信号E1和E2相对于相同流量会增加,如图在图 7-15。当液位下降到 50% 时,电极 E1 上的信号会增加到“2”。当液位低于 50% 时,电极 E1 将失去功能,因为无法检测到电信号。同样,电极 E2 和 E3 上的信号也随着管内液位高度的变化而变化。但是E2电极最小可以测量20%的液位高度,而E3电极最小可以测量10%的液位高度。
可以看出,在串行激励模式下,传感器提供的信号包含管内流速信息,如图7-15所示。
串励信号电动势
传感器工作在反激模式时,磁场如图7-14b所示。由于上下励磁线圈是反激的,当流体充满测量管时,磁场分布和流量分布是对称的,所以在电极E1上得到的电位信号为“0”。当管内测量液位下降时,管上部流体对电动势信号的贡献减小,而下部保持原值。结果,在电极E1获得的信号不为零。管中的液位越低 (> 50%),E1 上的信号就越大。相同的原理可以应用于电极 E2 和 E3。由于它们不在测量管的中间,所以即使管内充满液体,E2和E3上的EMF信号也不为零,但其值总是随着液位高度而变化。
可以看出,在反激模式下,传感器提供的信号中包含了管内液位高度的信息。
测量时,两个相位差为90°的方波电流信号如图7-16所示。
信号测量周期
两个励磁线圈 WE1 和 WE2 分布在串联励磁和反励模式之间获得连续切换。流量信号总是在每个激励模式的控制阶段的最后三分之一测量。可测量高于测量管内径10%液位的流量,测量误差小于1.5%FS。

3、多电极电磁流量计
德国卡尔斯鲁厄大学相关学者提出了如图7-17所示的双励磁线圈多电极电磁流量计的结构,以减少轴向不对称流场分布的影响。 他们开发了8对电极的原型,D=24mm,并在严重的轴向不对称流场下对不同的电极组合进行了实验。 结果表明,4对电极可以获得满意的结构,可以显着降低轴对称流动破坏带来的测量误差。 上游直管的长度可以减少到单对电极长度的一半左右。
电极电磁流量传感器
对于直径500mm以上的电磁流量计,很多国家都采用了多电极结构。 图7-18为电磁流量计上游流量条件相同,使用不同电极对数时流量测量误差的测试曲线。
不同电极对数的测量误差实验曲线
4、插入式电磁流量计
插入式电磁流量计用于测量管道中的局部流量来计算仪表的整体流量,主要用于大口径管道的流量测量。电磁流量传感器从管道中的孔以不同的深度径向插入管道中,插入管道的中心,或以管道中的平均流速插入。插入式电磁流量计精度低,价格相对较低。它们一般不用于测量流体总量,但常用于工艺参数的控制系统。下面是几种插入式电磁流量计的示意图。
图7-19为德国插入式电磁流量传感器结构。传感器测量孔的中心轴固定在主管内径的1/8处,基本靠近管道的平均流速点。一般传感器应安装在上游10D,下游5D直管段,如果上游有三通或不全开阀门,上游应有15D-25D直管段。传感器轴应与上游弯头或阀杆基本处于同一水平。
插入式电磁流量计结构A
另一种插入式电磁流量计的结构如图7-20所示。 电极直接安装在探头的两侧,探头表面不需要有测量孔。
插入式电磁流量计结构B
安装时探头插入深度H应为管道内径的10%。 探头插入深度可根据厂家提供的探头尺寸进行控制。
国外为了提高测量精度,研制了等速管式插入式电磁流量计。 探头沿直径方向插入并穿过管道的直径。 电极按等面积法布置在探头上,如图7-21所示。
电极等面积法配置
一般在管径小于300mm时使用三对电极,当管径大于350mm时使用五对电极。 其优点是适用于大口径管道的高精度测量,可不间断地装卸流量传感器。 测量精度高达1%R+0.015m/s,线性度0.3%,重复性高达0.2%。
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