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技術(shù)文章

德國(guó)IFM電磁流量計(jì)SM6000型流量測(cè)量的原理

點(diǎn)擊次數(shù):109 發(fā)布時(shí)間:2025-4-18

    德國(guó)IFM電磁流量計(jì)SM6000型流量測(cè)量原理:

    德國(guó)IFM電磁流量計(jì)SM6000型是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。德國(guó)IFM電磁流量計(jì)SM6000型的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小,可測(cè)流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20:1以上,適用的工業(yè)管徑范圍寬,最大可達(dá)3m,輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性,精確度較高,可測(cè)量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

    當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。同理,導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)而切割磁感應(yīng)力線時(shí),也會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判定,感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定:

Ex=BDv-----------------式(1)

式中Ex—感應(yīng)電勢(shì),V;

B—磁感應(yīng)強(qiáng)度,T

D—管道內(nèi)徑,m

v—液體的平均流速,m/s

然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積(πD2)/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(yīng)強(qiáng)度B不變時(shí),被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極,就可引入感應(yīng)電勢(shì)Ex,測(cè)量此電勢(shì)的大小,就可求得體積流量。

    據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,在與測(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極,當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)電極檢出,數(shù)值大小與流速成正比例,其值為:

E=B·V·D·K

式中: E-感應(yīng)電勢(shì);

K-與磁場(chǎng)分布及軸向長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù);

B-磁感應(yīng)強(qiáng)度;

V-導(dǎo)電液體平均流速;

D-電極間距;(測(cè)量管內(nèi)直徑)

傳感器將感應(yīng)電勢(shì)E作為流量信號(hào),傳送到轉(zhuǎn)換器,經(jīng)放大,變換濾波等信號(hào)處理后,用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出,報(bào)警輸出及頻率輸出,并設(shè)有RS-485等通訊接口,并支持HART和MODBUS協(xié)議。

注:不同德國(guó)IFM電磁流量計(jì)SM6000型參數(shù)略有差異,使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必查看說(shuō)明書(shū)。

    根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中,垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道,當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動(dòng)時(shí),導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明,只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布,兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì):

e=KBDv (3-36)

式中,v為管道截面上的平均流速,k為儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為:

qv= πeD/4KB (3-37)

    由上式可見(jiàn),體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系,與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比,與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān)。這就是德國(guó)IFM電磁流量計(jì)SM6000型的測(cè)量原理。

需要說(shuō)明的是,要使式(3—37)嚴(yán)格成立,必須使電磁流量計(jì)測(cè)量條件滿足下列假定:

①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng);

②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布;

③被測(cè)液體是非磁性的;

④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。

    產(chǎn)品實(shí)物如下圖所示:

QQ截圖20230324133107.png


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