Электромагнитные (индукционные) расходомеры. Для контроля нестационарных потоков нашли применение некоторые прикладные области магнитной гидродинамики — науки

Для контроля нестационарных потоков нашли применение некоторые прикладные области магнитной гидродинамики — науки, которая изучает взаимодействие электромагнитного поля с жидкими или газообразными проводящими потоками. Для определения скорости потока используются различные методы непосредственного или косвенного измерения разности потенциалов, индуцируемых при движении жидкости в трубопроводе при наличии поперечного магнитного поля.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ В проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля, индуктируется э.д.с., пропорциональная скорости движения проводника. При этом направление тока, возникающего в проводнике, перпендикулярно направлению его (проводника) движения и направлению магнитного поля. Это известный закон электромагнитной индукции — закон Фарадея.

Если заменить проводник потоком проводящей жидкости, текущей между полюсами магнита, и измерять э.д.с., наведенную в жидкости по закону Фарадея, можно получить принципиальную схему (рисунок 3.6) электромагнитного расходомера.

В таких расходомерах плоскости измерительных электродов должны располагаться вертикально во избежание разрыва электрической цепи между ними из-за образования газовой подушки под верхним электродом или осаждения. непроводящих твердых частиц на нижнем электроде.

Патрубок датчика такого расходомера должен выполняться из немагнитного материала с большим электрическим сопротивлением. Это уменьшает искажения магнитного потока стенкой трубы и уменьшает токи Фуко. Наиболее часто приемлемым материалом является аустенитная сталь.

Пластмассовые и неметаллические материалы с большим электрическим сопротивлением и большой механической прочностью могут применяться в тех случаях, когда они обладают достаточной стойкостью по отношению к измеряемым средам.

В случае изготовления патрубка расходомера из металла его внутренняя поверхность должна иметь изоляционное покрытие, не допускающее короткого замыкания э. д. с., наводимой в потоке. Покрытие должно проходить по всей длине патрубка по поверхности соединительных фланцев. В качестве материалов для изоляции используются неопрен, флуон, стекло и др. При измерении расходов агрессивных жидкостей в таких расходомерах используются преимущественно электроды из нержавеющей стали. При этом важное значение имеет надежность уплотнения измерительного электрода в патрубке датчика.

Электромагнитные расходомеры могут быть выполнены как с постоянными магнитами, так и с электромагнитами, питаемыми переменным током частотой f. Обе эти разновидности электромагнитных расходомеров имеют свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения.

Электромагнитные расходомеры малоинерционны по сравнению с расходомерами других типов. Поэтому они незаменимы в тех процессах автоматического регулирования, где запаздывание играет существенную роль, или при измерении быстро меняющихся расходов.

Датчики электромагнитных расходомеров не имеют частей, выступающих внутрь трубопровода, сужений или изменений профиля. Бпагодаря этому гидравлические потери на датчике минимальны. Кроме того, датчик расходомера и технологический трубопровод можно чистить и стерилизовать без демонтажа. Отсутствие полых углублений исключает застаивание и осаждение измеряемого продукта.

Датчики электромагнитных расходомеров можно монтировать а любом положении на расстояниях, равных не менее 20 диаметров трубопровода после местных сопротивлений, нарушающих осесимметричное течение потока, и не менее 8 диаметров до местных сопротивлений.

Конструкция датчиков позволяет применять новейшие изоляционные, антикоррозийные и другие покрытия, что дает возможность измерять расход агрессивных и абразивных жидкостей.

Электромагнитные расходомеры применяют для измерения очень малых (3*10^-9 м³/сек) расходов (например, для измерения расхода крови по кровеносным сосудам) и очень больших расходов (3 м³/сек) жидкостей. Причем диапазон измерения датчика одного типоразмера достигает величины 10: 1, т.е. достаточно велик.