插入式電磁流量計(jì)的工作原理與優(yōu)缺點(diǎn) 發(fā)布時(shí)間:2018-09-06
插入式電磁流量計(jì)與普通的電磁流量計(jì)原理相同,插入式電磁流量計(jì)的測(cè)量原理同樣是基于法拉第電磁感應(yīng)定律U以以。不同的是,插入式電磁流量計(jì)的體積很小,易于安裝、拆換。現(xiàn)在市面上的插入式電磁流量計(jì)的檢測(cè)電極多數(shù)安裝在自身底面,極間距D很小,其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。 在進(jìn)行流量流速測(cè)量時(shí),將其電極深入到流場(chǎng)內(nèi)某一平面,著重對(duì)電極所在位置的點(diǎn)的流速情況進(jìn)行測(cè)量。改變測(cè)量位置,測(cè)量不同點(diǎn)的流速,對(duì)這樣一系列的點(diǎn)進(jìn)行流速測(cè)量后,進(jìn)行計(jì)算整合,得出整個(gè)目標(biāo)流場(chǎng)的平均流速。所以說(shuō)插入式電磁流量計(jì)是一種點(diǎn)流速的流量計(jì)。 依然以長(zhǎng)直圓管道流場(chǎng)流速測(cè)量為例。測(cè)量時(shí),將插入式電磁流量計(jì)以平行Z軸,垂直于XOY面的方向插入管道內(nèi)部。 插入式電磁流量計(jì)內(nèi)部的勵(lì)磁控制電路控制著勵(lì)磁線圈,電路連通時(shí),產(chǎn)生的勵(lì)磁電流通過(guò)勵(lì)磁線圈,插入式電磁流量計(jì)周?chē)a(chǎn)生均勻磁場(chǎng)Pi]。該磁場(chǎng)不會(huì)"充滿’’整個(gè)管道,這也是插入式電磁流量計(jì)在測(cè)量時(shí)與普通電磁流量計(jì)最大的不同處。 水流流經(jīng)流量計(jì)切割磁感線,底面電極檢測(cè)到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電極將電信號(hào)傳給轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過(guò)計(jì)算,得到流量測(cè)量信號(hào)。 由法拉第電磁感應(yīng)定律,插入式電磁流量計(jì)的基本微分方程可表示為: ▽2U=▽×(`Vx`B) (1-4) 等式左邊的U表示的是,電極的感應(yīng)電壓,等式右邊的V和B分別表示的是流體的流速和勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度,流速是給定的,磁感應(yīng)強(qiáng)度受控也基本不變。求解上述積分方程一定要知道邊界條件,我們用積分表達(dá)式的方法來(lái)計(jì)算泊松方程的邊界問(wèn)題,泊松方程如下; 為了求解兩個(gè)電極間的電位差,首先引入格林函數(shù)任 ▽2G=0 我們用UA、UB化來(lái)表示兩個(gè)電極的電位兩個(gè)電極的表面積相等,均用So來(lái)表示。 通過(guò)兩式計(jì)算可以導(dǎo)出以下結(jié)果: 由式(1-8)可知,當(dāng)A的值不變時(shí),即流量計(jì)所測(cè)量區(qū)域有一定邊界范圍,K的值恒為常數(shù);且當(dāng)h的值趨近于無(wú)窮大時(shí),K的值趨近于1。 插入式電磁流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn): (1)插入式電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜,制造的成本也不高,重量較輕,容易安裝、拆卸維修、方便定期檢查更換,它幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管道的任意位置進(jìn)行測(cè)量。 (2)壓損很小,對(duì)于大口徑的壓損,甚至可完全忽略,管道口徑越大的話,這個(gè)優(yōu)點(diǎn)會(huì)越發(fā)明顯。 (3)流量計(jì)測(cè)量頭部分的種類(lèi)多種多樣,完全可以根據(jù)被測(cè)對(duì)象來(lái)進(jìn)斤選擇,所以它適合測(cè)量的流體類(lèi)型是十分廣泛的。同一種型號(hào)的測(cè)量頭對(duì)多種曰徑的工業(yè)管道都適用,這樣既可以為測(cè)量者減少使用儀表的數(shù)量,又可以給設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、巧貨及現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量使用給予非常大的方便。 (4)插入式電磁流量計(jì)的校驗(yàn)過(guò)程十分簡(jiǎn)單方便,通常情況下只需要校正檢驗(yàn)測(cè)量頭部分,不需要校驗(yàn)測(cè)量裝置的口姪與流量計(jì)的口徑相互對(duì)應(yīng),而且對(duì)于中小口徑的測(cè)量裝置,校驗(yàn)費(fèi)用很低,所以也在一定程度上解決了大口徑流量計(jì)校驗(yàn)繁瑣的問(wèn)題。 缺點(diǎn); 插入式電磁流量計(jì)的非線性較大,測(cè)量精度不是很高,一般在±2%一3%之間。 通過(guò)上的優(yōu)點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)電磁流量計(jì)相比,插入式電磁流量計(jì)低的價(jià)格,壓損小,重量輕,簡(jiǎn)單方便的安裝與拆卸等優(yōu)點(diǎn)是其廣泛得到應(yīng)用且深受好評(píng)的原因。且在大口徑管道的流量檢測(cè)時(shí),其插入式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其往往更具優(yōu)勢(shì)。所以說(shuō)在工業(yè)上,測(cè)量大口徑管道時(shí)用插入式電磁流量計(jì)來(lái)替代傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)是大勢(shì)所趨,它既繼承了傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn),又通過(guò)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的不足。所以說(shuō)對(duì)插入式電磁流量計(jì)進(jìn)行未來(lái)更進(jìn)一步的研究是非常有必要的。
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