德国科隆KROHNE电磁流量计的工作原理

                          德国科隆KROHNE电磁流量计的工作原理

德国科隆KROHNE坚持创新，创造并保持了多项名列前茅，一直是工业测量领域里的标竿，着全球测量仪表的变革和发展。

在中国已具备了电磁流量计、质量流量计、转子流量计、涡街流量计、雷达物位计等主要测量仪表的生产及标定能力，不但可为中国主要工业测量领域提供高科技产品及良好的测量解决方案，也可为整个大中华区提供更有力的支持。

德国科隆KROHNE电磁流量计结构

电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。

特点

1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；

2、测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低。对浆液测量有独特的适应性；

3、合理选择传感器衬里和电极材料，即具有良好的耐腐蚀和耐磨损性；

4、转换器采用新颖励磁方式，功耗低、零点稳定、度高。流量范围度可达150：1；

5、转换器可与传感器组成一体型或分离型；

6、测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。

7、测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命极长。

8、转换器采用国际进的单片机（MCU）和表面贴装技术（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零点稳定，参数设定方便。点击中文显示LCD，显示累积流量，瞬时流量、流速、流量百分比等。

9、双向测量系统，可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和材料，确保产品的性能在长时候内保持稳定。

电磁流量计的管道内没有其他部件，所以除用于测量导电流体的流量外，还可用于测量各种粘度的不导电液体（其中加入易电离物质）的流量。在核能工业中经常使用电磁流量计。

衬里选择

电磁流量计内衬材料正确选用方法

应根据被测介质的腐蚀性，磨损性和温度来选择内衬材料：

一、天然橡胶（软橡胶）

1、较好的弹性，耐磨性和扯断力

2、耐一般的弱酸、弱碱的腐蚀

3、 测水、污水

二、耐酸橡胶（硬橡胶）

可耐常温下的盐酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾的腐蚀，但不耐强氧化剂的腐蚀

测一般的酸、碱、盐溶液

三、氯丁橡胶（Neoprene）

1、极好的弹性，高度的扯断力，耐磨性能好

2、耐一般低浓度的酸碱、盐溶液的腐蚀，但不耐氧化性介质的腐

<80℃；

测水、污水、泥浆和矿浆

四、聚胺脂橡胶（Polyurethane）

1、极好的耐磨性能

2、耐酸、碱性能差

<40℃

测中性强磨损的煤浆、泥浆和矿浆

五、聚四氟乙烯（PTFE）

1、耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸、王水、浓碱和各种有机溶剂

2、耐磨性能好，粘接性能差

-80～+180℃；

测浓度、浓碱强腐蚀性溶液及卫生类介质

电磁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。电磁流量计的优点是压损极小，可测流量范围大。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，大可达3m，输出信号和被测流量成线性，度较高，可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。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有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。

据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流速成正比例，其值为：

E=B·V·D·K

式中： E－感应电势；

K－与磁场分布及轴向长度有关的系数；

B－磁感应强度；

V－导电液体平均流速；

D－电极间距；（测量管内直径）

传感器将感应电势E作为流量信号，传送到转换器，经放大，变换滤波等信号处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有4~20mA输出，报警输出及频率输出，并设有RS－485等通讯接口，并支持HART和MODBUS协议。

注：不同电磁流量计参数略有差异，使用时请务必查看说明书。

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。这就是电磁流量计的测量原理。

需要说明的是，要使式(3—37)严格成立，必须使电磁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。

具体详见：德国科隆KROHNE电磁流量计