Электромагнитный метод измерения расхода

Расходомеры данного типа относятся к бесконтактным приборам (измеряемая среда не вступает в непосредственный контакт с узлами прибора).

Электромагнитные расходомеры разделяют на электромагнитные преобразователи расхода и электромагнитные преобразователи скорости потока. Принцип действия приборов с электромагнитным преобразователем расхода основан на взаимодействии движущейся жидкости с постоянным магнитным полем.

Это взаимодействие подчиняется закону Фарадея, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости. Принципиальная схема электромагнитного расходомера показана на рисунке6.

1 – трубопровод; 2 – катушка индуктивности; 3 – электроды; 4 – измерительный прибор

Рисунок 6 – Электромагнитный расходомер

Трубопровод 1, с перемещающейся в нем электропроводной жидкостью, помещен в магнитное поле создаваемое двумя катушками индуктивности (индукторами) 2.

В стенки трубопровода диаметрально противоположно в одном поперечном сечении введены электроды 3.

К электродам подключают высокочувствительный измерительный прибор 4, шкала которого градуируется в единицах измерения скорости или расхода.

Трубопровод изготовляют из изоляционного материала: фторопласта, эбонита, резины и других материалов, в зависимости от характеристик и свойств измеряемой жидкости.

В движущемся проводнике, пересекающем силовые линии постоянного магнитного поля, индуцируется электродвижущая сила, величина которой определяется по формуле:

(13)

где Е – индуцируемая в проводнике ЭДС;

В – магнитная индукция;

l – длина проводника;

v – скорость движения проводника.

В случае измерения расхода жидкости можно записать в виде (13):

(14)

где D – внутренний диаметр трубопровода;

v_cp– средняя скорость протекания жидкости через поперечное сечение трубы в зоне индуктируемой ЭДС.

Выразив скорость через объемный расход Q, получим (для трубопровода круглого сечения) выражение (15):

(15)

Из формулы видно, что при однородном магнитном поле величина ЭДС прямо пропорциональна объемному расходу.

Электромагнитный расходомер, является генератором, в котором проводником, перемещающимся в магнитном поле, служит электропроводящая жидкость.

Другим недостатком расходомеров этого типа является сложность усиления напряжения постоянного тока. В связи с этим расходомеры с постоянным магнитным полем применяют лишь при измерении расхода жидких металлов, пульсирующих потоков жидкости и при кратковременных измерениях, когда поляризация не успевает оказать значимого влияния на процесс измерения. В настоящее время в большинстве электромагнитных расходомеров применяют переменное магнитное поле.

В современных электромагнитных расходомерах для усиления сигнала, снимаемого с преобразователя, используют электронный усилитель с большим входным сопротивлением. При этом условии изменение сопротивления преобразователя при изменении параметров контролируемой среды не сказывается на показаниях.Это важное достоинство электромагнитных расходомеров.

Преобразователь включает контур подавления трансформаторной ЭДС.Электромагнитные расходомеры имеют ряд достоинств: они безынерционны, (это важно при измерении быстроизменяющихся расходов и при использовании этих расходомеров в системах автоматического регулирования), и результат измерения не зависит от наличия в жидкости взвешенных частиц и пузырьков газа.

В расходомерах этого принципа действия отсутствуют потери давления и движущиеся механические элементы конструкции.Вследствие линейной зависимости наводимой ЭДС от расхода, шкала вторичного прибора линейна. Электромагнитные расходомеры обеспечивают измерение расхода в интервале от 0,002 до 300000 м³/ч и более в трубопроводах с внутренним диаметром от 3 до 3000 мм.