工作原理
小口径液体流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。小口径液体流量计的优点是压损极小,可测流量范围大。流量与小流量的比值一般为20:1以上,适用的工业管径范围宽,可达3m,输出信号和被测流量成线性,度较高,可测量电导率≥1μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。
当导体在磁场中作切割磁力线运动时,在导体中会产生感应电势,感应电势的大小与导体在磁场中的中效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理,导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时,也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定,感应电势的大小由下式确定:
Ex=BDv-----------------式(1)
式中Ex—感应电势,V;
B—磁感应强度,T
D—管道内径,m
v—液体的平均流速,m/s
然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积(πD2)/4的乘积,将式(1)代入该式得:
Qv=(πD/4B)*Ex---------式(2)
由上式可知,在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时,被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极,就可引入感应电势Ex,测量此电势的大小,就可求得体积流量。
测量原理
根据法拉第电磁感应定律,在磁感应强度为B的均匀磁场中,垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道,当导电液体在管道中以流速v流动时,导电流体就切割磁力线。如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极则可以证明,只要管道内流速分布为轴对称分布,两电极之间产生感生电动势:
e=KBDv(3-36)
式中,v为管道截面上的平均流速,k为仪表常数。由此可得管道的体积流量为:
qv=πeD/4KB(3-37)
由上式可见,体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系,与磁场的磁感应强度B成反比,与其它物理参数无关。这就是小口径液体流量计的测量原理。
需要说明的是,要使式(3—37)严格成立,必须使小口径液体流量计测量条件满足下列假定:
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。
注意事项
1、等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表等级,做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合,应该选择等级高些,如1.0级、0.5级,或者更高等级;用于过程控制的场合,根据控制要求选择不同等级;有些仅仅是检测一下过程流量,无需做控制和计量的场合,可以选择等级稍低的,如1.5级、2.5级,甚至 4.0级,这时可以选用价格低廉的插入式小口径液体流量计。
2、测量介质流速、仪表量程与口径测量一般的介质时,小口径液体流量计的满度流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内选用,范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一定与工艺管道相同,应视测量流量范围是否在流速范围内确定,即当管道流速偏低,不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准确度不能保证时,需要缩小仪表口径,从而提高管内流速,得到满意测量结果。
3、尽量避开铁磁性物体及具有强电磁场的设备,以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。
4、应尽量安装在干燥通风之处,避免日晒雨淋,环境温度应在-20~+60℃,相对湿度小于85%。
5、流量计周围应有充裕的空间