電磁流量計是一款流量測量儀(yi) 表，在現場工況中，需要對其進行流量測量時，大部分都是使用電磁流量計來測量的，電磁流量計有著精度高，穩定性好的特性，廣泛應用於(yu) 冶金、製造、火電等行業(ye) 。
 
電磁流量計工作原理是什麽(me) ，相信很多人都知道，電磁流量計是基於(yu) 法拉第電磁感應定律。即：導電液體(ti) 在磁場中做切割磁力線運動時，導體(ti) 中產(chan) 生感應電動勢。
 
如圖所示：

 
其感應電勢Ｅ為(wei) ：Ｅ＝ＫＢＶＤ
 
Ｋ：儀(yi) 表常數
Ｂ：磁感應強度
Ｖ：測量管截麵內(nei) 的平均流速
Ｄ：測量管的內(nei) 徑
 
根據導體(ti) 通過電磁流量計時，阻斷了磁場也就是切割了磁場，會(hui) 產(chan) 生電動勢，從(cong) 而計算出它的流速，也計算出它的流量大小。
 
電磁流量計的工作原理看似簡單，但學起來卻總是碰壁，從(cong) 這個(ge) 原理來說，也隻有對電磁流量計的科研人員才會(hui) 這麽(me) 專(zhuan) 注研究，使用時，隻需要知道它能不能解決(jue) 這個(ge) 問題就可以了。

 

電磁流量計是一款非常熟悉的工業(ye) 管道流量計量儀(yi) 表，隻要管道內(nei) 是導電介質（前提滿管），都能用電磁流量計進行瞬時流量以及累積流量的測量。

電磁流量計的原理和特點

顧名思義(yi) ，電磁流量計使用法拉第的電磁感應來檢測流量。

在電磁流量計內(nei) 部，有一個(ge) 產(chan) 生磁場的電磁線圈和一個(ge) 捕獲電動勢的電極。
因此，電磁流量計的水管內(nei) 部似乎沒有任何東(dong) 西，但是它可以測量流量。

 

根據法拉第電磁感應定律，當導電液體(ti) 在磁場中移動時，會(hui) 管內(nei) 徑×磁束密度×平均流速產(chan) 生與(yu) 之成比例的電動勢（電壓）。
換句話說，在磁通量帶中移動的液體(ti) 的“流速”被轉換為(wei) 電。

一、電磁流量計基本原理

 

電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(you) 點是壓損極小，可測流量範圍大。最大流量與(yu) 最小流量的比值一般為(wei) 20：1以上，適用的工業(ye) 管徑範圍寬，最大可達3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、汙水、腐蝕性液體(ti) 以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體(ti) 流量。但它不能測量氣體(ti) 、蒸汽以及純淨水的流量。

當導體(ti) 在磁場中作切割磁力線運動時，在導體(ti) 中會(hui) 產(chan) 生感應電勢，感應電勢的大小與(yu) 導體(ti) 在磁場中的有效長度及導體(ti) 在磁場中作垂直於(yu) 磁場方向運動的速度成正比。同理，導電流體(ti) 在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應力線時，也會(hui) 在管道兩(liang) 邊的電極上產(chan) 生感應電勢。感應電勢的方向由右手定則判定，感應電勢的大小由下式確定：

Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）

式中Ex—感應電勢，V；
　　B—磁感應強度，T
　　D—管道內(nei) 徑，m
　　v—液體(ti) 的平均流速，m/s

然而體(ti) 積流量qv等於(yu) 流體(ti) 的流速v與(yu) 管道截麵積（πD）/4的乘積，將式（1）代入該式得：

Qv=(πD/4B)* Ex －－－－－－－－-式（2）

由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應強度B不變時，被測體(ti) 積流量與(yu) 感應電勢呈線性關(guan) 係。若在管道兩(liang) 側(ce) 各插入一根電極，就可引入感應電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體(ti) 積流量。

據法拉第電磁感應原理，在與(yu) 測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當導電液體(ti) 沿測量管軸線運動時，導電液體(ti) 切割磁力線產(chan) 生感應電勢，此感應電勢由兩(liang) 個(ge) 檢測電極檢出，數值大小與(yu) 流速成正比例，其值為(wei) ：

E=B·V·D·K

式中： E－感應電勢；

K－與(yu) 磁場分布及軸向長度有關(guan) 的係數；

B－磁感應強度；

V－導電液體(ti) 平均流速；

D－電極間距；（測量管內(nei) 直徑）

傳(chuan) 感器將感應電勢E作為(wei) 流量信號，傳(chuan) 送到轉換器，經放大，變換濾波等信號處理後，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，並設有RS－485等通訊接口，並支持HART和MODBUS協議。

注：不同電磁流量計參數略有差異，使用時請務必查看說明書(shu) 。

根據法拉第電磁感應定律，在磁感應強度為(wei) B的均勻磁場中，垂直於(yu) 磁場方向放一個(ge) 內(nei) 徑為(wei) D的不導磁管道，當導電液體(ti) 在管道中以流速v流動時，導電流體(ti) 就切割磁力線.如果在管道截麵上垂直於(yu) 磁場的直徑兩(liang) 端安裝一對電極則可以證明，隻要管道內(nei) 流速分布為(wei) 軸對稱分布，兩(liang) 電極之間產(chan) 生感生電動勢：

e=KBDv (3-36)

式中，v為(wei) 管道截麵上的平均流速，k為(wei) 儀(yi) 表常數。由此可得管道的體(ti) 積流量為(wei) ：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可見，體(ti) 積流量qv與(yu) 感應電動勢e和測量管內(nei) 徑D成線性關(guan) 係，與(yu) 磁場的磁感應強度B成反比，與(yu) 其它物理參數無關(guan) 。這就是電磁流量計的測量原理。

需要說明的是，要使式(3—37)嚴(yan) 格成立，必須使電磁流量計測量條件滿足下列假定：

①磁場是均勻分布的恒定磁場;

②被測流體(ti) 的流速軸對稱分布;

③被測液體(ti) 是非磁性的;

④被測液體(ti) 的電導率均勻且各向同性。

 

二、電磁流量計產(chan) 品特點

 

1. 雙向測量係統。

 

2. 傳(chuan) 感器所需的直管段較短，長度為(wei) 5倍的管道直徑。

 

3. 壓力損失小

 

4. 測量不受流體(ti) 密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響

 

5. 主要應用於(yu) 汙水處理方麵

 

三、電磁流量計結構組成

 

除了電源以外，常規的電磁流量計結構通常包括了傳(chuan) 感器以及轉換器兩(liang) 個(ge) 部分。其中傳(chuan) 感器將流經介質的流量轉換成感應電勢，接著感應電勢交由轉換器轉換成信號（4-20MA）進行輸出顯示或者控製。具體(ti) 結構如下：

 

殼體(ti) ：鐵磁材料，線圈外罩，隔離外部環境的幹擾，保證電磁流量計磁場的正常工作狀態；

 

導管：基礎結構部分，保證介質（具備導電性）流通的管體(ti) ，必須為(wei) 不導磁材料如不鏽鋼、玻璃鋼、碳鋼等；

 

電極：其功能是提取與(yu) 測量成比例的感應電勢信號，電極通常由非磁性材料製成，並要求與(yu) 襯裏齊平，以免流體(ti) 流動受阻。它的安裝位置應在管道的垂直方向上，以防止沉積物積聚在管道上並影響測量精度。

 

磁路係統：其功能是產(chan) 生均勻的DC或AC磁場，直流磁路由永磁體(ti) 實現，其優(you) 點是結構相對簡單，來自交流磁場的幹擾較小，但容易使通過測量導管的電解液極化，從(cong) 而使正極被負極包圍，負極 被正離子包圍。外殼是電極的極化現象，會(hui) 導致兩(liang) 個(ge) 電極的內(nei) 部電阻增加，從(cong) 而嚴(yan) 重影響電表的正常運行。 當管直徑大時，永磁體(ti) 相應地大，笨重並且不經濟。因此，電磁流量計通常使用交變磁場，並由50HZ工頻電源激勵產(chan) 生。

 

轉換器：液流產(chan) 生的感應電勢信號非常弱，並且受各種幹擾因素的影響很大。轉換器的作用是將感應電勢信號放大並將其轉換為(wei) 統一的標準信號，並抑製主幹擾信號。它的任務是將電極檢測到的感應電勢信號Ex放大並將其轉換為(wei) 統一的標準DC信號。

 

襯裏：在測量管的內(nei) 側(ce) 和法蘭(lan) 密封表麵上有完整的電絕緣襯裏。它直接接觸待測液體(ti) ，其功能是增加測量導管的耐腐蝕性，並防止感應電位因金屬測量導管的壁而短路。襯裏材料主要是耐腐蝕，耐高溫，耐磨的聚四氟乙烯塑料，陶瓷等。