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不同測量電極結構的電磁流量計
發(fā)布時(shí)間:2024-03-25 08:39:45

根據電極結構的不同,電磁流量計可分為接觸式和非接觸式兩種。接觸型電磁流量計使用金屬點(diǎn)電極穿透管壁。非接觸式電磁流量計是將大面積的金屬電極粘貼在測量管上,通過(guò)電容耦合的方式獲得感應信號,因此,又稱(chēng)電容式電磁流量計。

1、非接觸式電磁流量計

非接觸式電磁流量計具有一些突出的優(yōu)點(diǎn):一方面避免了被測液體與檢測電極直接接觸,解決了檢測電極容易受到液體腐蝕、磨損等問(wèn)題;選擇合適的襯里材料,電容式電磁流量計也可以實(shí)現對漿液型和較高腐蝕性流體的檢測,增大了流量?jì)x表的使用范圍。另一方面,電磁流量計通過(guò)電容耦合的方式獲取被測液體流量信號,被測流體與檢測電極之間的耦合電容決定了傳感器的內阻;增加耦合電容值可以減小傳感器的內阻,降低流量信號檢出難度,從而使被測流體電導率的下限減小。

非接觸式電磁流量計的電極與被測流體間有絕緣襯里隔離或者直接采用絕緣測量管。電極貼于測量管外面或鑲嵌于測量管內部。非接觸式電磁流量計利用電極與被測流體通過(guò)絕緣襯里形成耦合電容來(lái)檢測被測流體流量信號。主要結構形式按電極的安裝位置可分為兩種:電極嵌入測量管絕緣襯里(嵌入式)、電極貼在測量管外(外貼式)。嵌入式結構和普通電磁流量計電極結構類(lèi)似,而外貼式多是采用陶瓷表面金屬化技術(shù)將電極貼在流量計測量管外部。

2、多電極式電磁流量計

通過(guò)理論分析發(fā)現,流體測量截面處的速度分布對電磁流量計的測量精度影響十分敏感,所以傳統單對電極電磁流量計測量流體時(shí),要求流速分布是軸對稱(chēng)的,因此,需要被測流體滿(mǎn)管并具有足夠長(cháng)的直管段。在管徑較大、流體未滿(mǎn)管或測量條件有限時(shí),單對電極電磁流量計的測量結果會(huì )存在不同程度的誤差,對于非滿(mǎn)管流體和非軸對稱(chēng)速度分布流體的測量傳統流量計不再適用,多電極式電磁流量計可以通過(guò)測量多個(gè)點(diǎn)的感應電動(dòng)勢,獲得任意流型下的流體平均流速的表達式以及測量管內流體液面高度,適用于非軸對稱(chēng)流動(dòng)和非滿(mǎn)管條件下的流量測量。

(1)非滿(mǎn)管多電極式電磁流量計。其測量管壁上具有多對電極,其中1對信號注入電極設置在測量管底部,用于滿(mǎn)管狀態(tài)判別的滿(mǎn)管指示電極設置在測量管頂部,其余3對電極為測量電極設置在測量管兩側,用于管道流體液位和流速信號的測量。當對液位進(jìn)行測量時(shí),將電壓幅值恒定的交流信號施加于信號注入電極上,在流體滿(mǎn)管情況下,該流量計的功能與普通的電磁流量計相同,因為此時(shí)流體流經(jīng)橫截面積是固定的,只需根據感應電動(dòng)勢推出被測流體的流速,進(jìn)而計算得到流量值。

當流體未充滿(mǎn)管道時(shí),滿(mǎn)管指示電極檢測到管道流體為非滿(mǎn)管狀態(tài),并利用算法對測量值進(jìn)行修正,此時(shí)流量計的測量方式則是測量流體流速和非滿(mǎn)管流體液位高度。通過(guò)測量管內被測液體的耦合,反映液位高度變化的合成信號可以通過(guò)3對測量電極得到,液位高度的準確測量值是通過(guò)轉換器將合成信號轉換獲得。

(2)非軸對稱(chēng)速度分布多電極式電磁流量計。由于測量截面所在平面內管壁的感應電動(dòng)勢積分運算的測量結果與流體流速分布無(wú)關(guān),因此,多電極式電磁流量計可通過(guò)測量多點(diǎn)的感應電動(dòng)勢來(lái)測量非軸對稱(chēng)速度分布下的流體流量。非軸對稱(chēng)速度分布多電極式電磁流量計按照測量電極個(gè)數可分為四電極式、六電極式 、八電極式、十六電極式等。從理論上講電極個(gè)數越多,流體平均流速的測量精度越高,但是從實(shí)際生產(chǎn)制作條件與流量計可靠性來(lái)說(shuō),測量電極數目不能無(wú)限增多,而且隨著(zhù)電極數目的增多,測量系統實(shí)時(shí)性也會(huì )降低。