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污水流量计结构特点与工作原理

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污水流量计结构特点与工作原理
点击次数: 发布时间:2016-05-14
污水流量计在结构上一般由电磁流量传感器和电磁流量转换器两个部分组成。一般情况下,传感器和转换器是分开的,传感器安装在生产过程工艺管道上感受流量信号;转换器将传感器送来的流量信号进行放大,并转换成标准电信号,以便进行显示、记录、计算和调节控制。也有的电磁流量计将转换器和传感器装在仪器,组成一体型电磁流量计,可就地远传显示或控制。
污水流量计传感器主要由测量管组件、磁路系统、电极及干扰调整机构部分组成,如图1所示。下面主要介绍测量管组件及磁路系统。
污水流量计结构图
 

1、测量管组件

测量管组件位于传感器中心,两端带有连接法兰或其他形式的连接装置,被侧流体由测量管通过。为了让磁力线能顺利地穿过测量管进入被测介质,首先,测量管必须由非导磁材料制成;其次为了减少电涡流,测量管一般应选用高阻抗材料,在满足强度的前提下,管壁应尽量薄;第三,为了防止电极上的流量信号被金属管壁所短路,在测量管内侧应有一完整的绝缘衬里。衬里材料应根据被测介质,选择有耐腐蚀、耐磨损、耐高温等新能的材料,如聚四氟乙烯、耐酸橡胶等。
 

2、磁路系统

磁路系统主要由励磁线圈和磁轭组成。目前,一般有三种励磁方式,即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。现分别予以介绍。
a、直流励磁
直流励磁方式用直流电或永久磁铁产生一个恒定的均匀磁场。这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小,因而可以忽略液体中的自感现象的影响。但是使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化,即电解质在电场中被点解,产生正负离子,在电场力的作用下,负离子跑向正极,正离子跑向负极。这样,将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围,严重影响仪表的正常工作。所以,直流励磁一般只用于测量非电解质液体,如液态金属等。
 
b、交流励磁
目前,在工业上使用的电磁流量计大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式,即它的磁场是由正弦交变电磁产生的,所以产生的磁场也是一个交变磁场。交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰。另外,由于磁场是交变的,因此输出信号也是交变信号。放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容易得多。如果交流磁场的磁感应强度为 B=Bm sinωt 则电极上产生的感生电动势为 U=Bm Dν sinωt 被测体积流量为
污水流量计工作原理公式
式中:Bm---磁场磁感应强度的最大值;
      ω---励磁电流的角频率,ω=2f
      t----时间;
      f----电源频率。
由式图2可知,当测量管内径D不变,磁感应强度Bm为一定值时,两电极上输出的感生电动势e与流量Qv成正比。这就是交流磁场电磁流量变送器的基本工作原理。
值得注意的是,用交流磁场会带来一系列的电磁干扰问题,例如正交干扰、同相干扰等。这些干扰信号与有用的流量信号混杂在一起,因此,如何正确区分流量信号与干扰信号,并如何有效地抑制和排除各种干扰信号,就成为交流励磁电磁流量计研制的重要课题。
 
c、低频方波励磁
直流励磁方式和交流励磁方式各有优缺点,为了充分发挥它们的优点,尽量避免它们的缺点,20世纪70年代以来,人们开始采用低频方波励磁方式。它的励磁电流波形如图3所示,其频率通常为工频的1/4-1/10.
污水流量计低频方波励磁示意图
从图3可见,在半个周期内,磁场是恒稳的直流磁场,它具有直流励磁的特点,受电磁干扰影响很小。从整个时间过程看,方波信号又是一个交变的信号,所以它能客服直流励磁易产生的极化现象。因此,低频方波励磁是一种比较好的励磁方式,目前已在电磁流量计上广泛的应用。概括来说,它具有如下几个优点:
1、能避免交流磁场的正交电磁干扰。
2、能消除由分布电容引起的工频干扰。
3、能抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流。
4、能排除直流励磁的极化现象。

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