电磁、超声波

1、电磁流量计结构与原理电磁流量计结构与原理 vi 基本原理法拉 弟电磁感应定律 u = B * v* D B = 磁场强度磁场强度 v = 流体流速流体流速 D = 切割磁力线的导线有效长度切割磁力线的导线有效长度 工作原理工作原理 电磁电磁 感应感应 电势电势 转换转换 信号信号 放大放大显示仪表显示仪表 变送器变送器 被测介质被测介质 电磁流量计结构与原理电磁流量计结构与原理 原理： 电磁流量计测量原理是基于法拉第电 磁感应定律。根据电磁感应定律，在非磁性管道 中，利用测量导电流体平均速度而显示流量的流 量计 电磁流量计结构与原理电磁流量计结构与原理 电磁流量计的特点 可以测量导电介质，耐腐

2、蚀；可以测量导电介质，耐腐蚀； 无阻流部件，不滞留介质，几乎无压损；无阻流部件，不滞留介质，几乎无压损； 可双向流量测量；可双向流量测量； 测量体积流量，不受温度、密度、粘度、电导率变化影响；测量体积流量，不受温度、密度、粘度、电导率变化影响； 口径范围宽，口径范围宽，23000mm； 具有极大具有极大测量范围测量范围，100:1 1000:1； 输出信号和流量成线性关系；输出信号和流量成线性关系； 不可测量气体，以及含有大量气体的液体；不可测量气体，以及含有大量气体的液体； 不能测量电导率太低的液体；不能测量电导率太低的液体； 温度过高和过低的介质无法测量；温度过高和过低的介质无法测量； 比

3、较容易感受外界干扰。比较容易感受外界干扰。 特点特点 三、故障判断和处理三、故障判断和处理 1)安装方面 通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的如将传感器安装在易积聚气体的管系最高 点；或安装在自上而下的垂直管上，可能出现排空；或传感器后无背压，流体直接排入大气而形成测 量管内非满管。 2)环境方面 通常主要是管道杂散电流干扰，空间强电磁波干扰，大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采 取良好的单独接地保护就可获得满意结果，但如遇到强大的杂散电流(如电解车间管道，有时在两电 极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V)，尚需采取另外措施和流量传感器与管道绝缘等。空间电磁波 干扰一般

4、经信号电缆引入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护。 3)流体方面 被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪 表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极会使电极回路瞬间 断路而使输出信号出现更大的波动。 低频方波励磁的电磁流量计测量固体含量过多浆液时，也将产生浆液噪声，使输出信号产生波动。 测量混合介质时，如果在混合未均匀前就进入流量传感进行测量，也将使输出信号产生波动。 电极材料与被测介质选配不当，也将由于化学作用或极化现象而影响正常测量。应根据仪表选用或有 关手册正确选配电极材料。 三、故障判断和处理三、故障判断和处理

5、2. 运行期故障 运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障，常见的运行期故障一般由流量 传感器内壁附着层、雷电打击以及环境条件变化等因素引起。 1)传感器内壁附着层 由于电磁流量计常用来测量脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。 这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层，则电极回路将出现断 路，仪表不能正常工作；若附着层电导率显著高于流体电导率，则电极回路将出现短路， 仪表也不能正常工作。所以，应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。 2)雷电打击 雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线或

6、励磁线圈或传 感器与转换器之间的流量信号线等途径引入，尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。 3)环境条件变化 在调试期间由于环境条件尚好(例如没有干扰源)，流量计工作正常，此时往往容易疏忽安装条件(例 如接地并不怎么良好)。在这种情况下，一旦环境条件变化，运行期间出现新的干扰源(如在流量计 附近管道上进行电焊，附近安装上大型变压器等)，就会干扰仪表的正常工作，流量计的输出输出信 号就会出现波动 实际应用 超声波流量计 超声波流量计定义 v超声波在流动的流体中传播时就载上流体流 速的信息。因此通过接收到的超声波就可以 检测出流体的流速，从而换算成流量。根据 检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒

7、 法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类 型的超声波流量计。超声波流量计是近十几 年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用 的一种 超声波流量计 v 众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困 难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输 上的困难，造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点，超声波流量计均 可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价 基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的流量计随着口径增加， 造价大幅度增加，故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计 的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表，多普勒法 超声波流

8、量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流 的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮 机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流 量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m，从几米宽的明渠、 暗渠到500m宽的河流都可适用。 超声波流量计组成 v超声波流量计由超声波换能器、电子线路 及流量显示和累积系统三部分组成。超声波 发射换能器将电能转换为超声波能量，并将 其发射到被测流体中，接收器接收到的超声 波信号，经电子线路放大并转换为代表流量 的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积 算。这样就实现了流量的检测和显示。 v超声波流量计换能

9、器的压电元件常做成圆形薄片，沿厚度振 动。薄片直径超过厚度的10倍，以保证振动的方向性。压电 元件材料多采用锆钛酸铅。为固定压电元件，使超声波以合 适的角度射入到流体中，需把元件故人声楔中，构成换能器 整体(又称探头)。声楔的材料不仅要求强度高、耐老化，而 且要求超声波经声楔后能量损失小即透射系数接近1。常用 的声楔材料是有机玻璃，因为它透明，可以观察到声楔中压 电元件的组装情况。另外，某些橡胶、塑料及胶木也可作声 楔材料。 v v v超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的 压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换 能器的压电元件上，使其产生超声波振劝。超声波 以某一角度射入流体中传

10、播，然后由接收换能器接 收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能 器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是 利用压电效应。 超声波流量计优点 v超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压 力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测 量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非 导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外，鉴 于非接触测量特点，再配以合理的电子线路，一台仪表可适 应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应 能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些 优点因此它越来越受到重视并且向产品系列化、通用化发展， 现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型仪表 以适应不同介质，不同场合和不同管道条件的流量测量。 超声波流量计缺点 v超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范 围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度 的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目 前我国只能用于测量200以下的流体。另外，超声波流量 计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量 中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度 约为