特殊結構（gòu）電磁流量（liàng）計分類及介紹

特殊結構電磁流量計

1.潛水型（xíng）電磁流量計

潛（qián）水型（xíng）電磁流量計是（shì）20世紀80年代發展起來的用來連續測（cè）量明渠、暗渠、河道或非滿管中導（dǎo）電液體體積流量的流量儀表。其測量原理與一（yī）般電磁流量計相同，隻是傳感器製成整體（tǐ）密封型防水結構，可長期置於水下工作，以適應明渠、暗渠、河道等（děng）開（kāi）口流道及大（dà）管徑非滿管（guǎn）的流量測（cè）量。其傳感（gǎn）器結構原（yuán）理如圖7-13所示。

主體材料一般選用耐（nài）腐、耐溫的硬聚氯（lǜ）乙（yǐ）烯，電*一般采用耐酸剛1Cr18Ni9Ti或其他特殊材料（liào）。

由於潛水型電磁流量計具（jù）有適用於圓形（xíng）、矩形和任意形狀的明渠、暗溝或河道的（de）流量測量；對上下遊直渠段要求低；采用低頻三值矩形波勵磁技術（shù）而零點穩定，工作可靠等特點，潛水型電磁流量計非常適合於明渠或暗渠（qú）中汙水（shuǐ）排放(汙（wū）水流（liú）量計)的流量測量。

2.非滿（mǎn）管電磁流量計

電磁流（liú）量計從20世紀50年代商（shāng）品化以來一直用於測量滿管流量（liàng），直到90年代初期，Fischer&Forter*先研製出（chū）了非滿管電磁流量計。這種（zhǒng）儀表由（yóu）兩部分組成，一是安裝在管（guǎn）道上的傳感器，二是由微處理器控製的轉換器，即可就地指示，又可遠傳（chuán）顯示和控製。從外觀上看，它與普通電磁流量計並沒有什麽不（bú）同，同樣（yàng）具有無（wú）可動部件、無（wú）阻流件（jiàn）、壓損*小、線性輸出（chū）和範圍度寬等優點。

與普通電磁流量（liàng）計隻（zhī）有在直徑方向一對檢測電*不（bú）同，非滿管電磁流量計的流量傳感器的測（cè）量管中央同一圓周上，水平（píng）軸及其下半圓周分別安裝有3對（duì）電*E1、E2和E3，如圖7-14所示。

上下兩勵磁線圈可以分別接成串勵如圖7-14a和反勵如圖7-14b兩（liǎng）種模式。

設電*E1裝在管道中（zhōng）間直徑位置，E2在20%直徑高度位（wèi）置，E3在（zài）10%直徑高度位置。現在隻考（kǎo）慮電（diàn）*E1和E2的作用（yòng）原理，電*E3和E2一樣。

當傳感器工作在（zài）串勵模式時，磁場如圖7-14a所示，和普通電磁流量計一樣，電*上得到的（de）電動勢（shì）e與管內流速（sù）成正比。如（rú）果設滿管流時，電*E1和E2上得到的電動（dòng）勢（shì）e1和e2都標準化為“1”，則當管內介質液麵下降時，電動勢（shì）信號e1和e2相對於同等流量就要增加，如（rú）圖7-15所示。當液麵下降到50%高度時，電*E1上的（de）信號將增加到（dào）“2”。液麵（miàn）低於50%高度時，電*E1將因測（cè）不到電信（xìn）號而失去作用。同理，電*E2和E3上的信號也隨管內液（yè）麵高度而變（biàn）化，但電*E2*低可測20%液麵高度，電*E3*低可測10%液麵（miàn）高度。

可見，串勵磁模式時，傳感器所提供的信（xìn）號包含了管內流速的信息見圖7-15.

當傳感（gǎn）器工作在反勵模式時，磁場如圖7-14b所示，由於上下兩勵磁線圈反（fǎn）向勵磁，當流體充滿測量（liàng）管道時，磁場分布和流動分布都是對稱的，所以電*E1上得到的電勢信號為“0”。當測量掛內液麵下降時（shí），管道上半（bàn）部分的流體對電動勢信（xìn）號的（de）貢獻減少，而下半部分仍保持原（yuán）值（zhí），結果是電*E1上得到的信號不為零。管（guǎn）內流體液（yè）麵越低（〉50%），E1上得（dé）到的信號就越大。同樣的（de）原理（lǐ）可應用於電*E2和E3.由於它們的安裝位（wèi）置不在（zài）測量管中間（jiān），所以即使流體充滿管（guǎn）道時，E2和E3上的電動勢信號（hào）也不（bú）為零，但其值總（zǒng）隨液麵高度的變化（huà）而變化。

可（kě）見（jiàn），反勵模式時，傳（chuán）感器所提供的信號包含了管內（nèi）液麵高度的信息。

測量時，兩個相（xiàng）位相差90°的方（fāng）波電（diàn）流信（xìn）號如圖7-16所示（shì）。

分布控製兩個勵（lì）磁線（xiàn）圈WE1和WE2，從而獲得串勵和反勵模式的連續切換。流量信號的測量總是在每個勵磁模式的*後1/3控製階（jiē）段進行。可測高於測（cè）量管內徑10%液位的流量，測量（liàng）誤（wù）差小於1.5%FS。

繼Fischer&Porter以後，東芝、Krohne等公司也（yě）相繼提出非滿管電磁流量計，且（qiě）測量原理有所不同，如Krohne的非滿（mǎn）管電磁流量（liàng）計，用離測量管底部0.1D高度的一對（duì）電*測量流速，在襯裏背麵置有多塊（kuài）大麵積電*，以相（xiàng）似於（yú）電容液位計原（yuán）理檢測測量管內液位高度，從而求得非滿管流量。測量準確度一般可達±1%FS（流（liú）速大於1m/s）。

3.多電*電磁流量計

德國Karlsruhe大學的有關學（xué）者提出了如圖（tú）7-17所示的雙組勵磁線圈多電*電磁流量計的結構，以減少軸（zhóu）向不（bú）對稱流場分布的影響。他們研（yán）製的一D=24mm，有8對電*的樣機，在嚴重軸向不對稱流場下（xià）對不同電*組合進（jìn）行（háng）了實驗，結果表明（míng）有4對（duì）電*就可以獲得滿意的結構，能明顯地（dì）減低軸對稱（chēng）流受到（dào）破壞（huài）時產生的測（cè）量誤差（chà）。可使上遊直管段長度減少到（dào）單對電*的一半左（zuǒ）右。

對口徑在500mm以上（shàng）的電磁流量計，很多**都采用多電*結（jié）構。如圖（tú）7-18所（suǒ）示為電磁流量計上遊（yóu）流動條件相同時，采用不同電*對數（shù）時流量測量誤差的試驗曲線。

4.插入式電磁流量計

插入式電磁流（liú）量計是以測量管道內局部流速來推算整體流量的儀表，主要用於大管徑管道的流量測量。電磁流量傳感器從管道開（kāi）孔中徑向地插入管道，插入深度可（kě）以有不同規定，或插（chā）入到管道中心，或插入（rù）到管道內平均流速處。插入 式電磁流量（liàng）計（jì）精度較低（dī），價格相對也（yě）比較低，一般（bān）不用（yòng）來測量（liàng）流體總量，而是（shì）常用於（yú）過程參數的控製係統。下麵是幾種插入式電（diàn）磁流量計的結構圖。

圖7-19所示為德國的一種插入式電磁流量傳感器結構，傳感器測量（liàng）孔中心軸固定在主管道內徑的1/8處，基本在管道（dào）平（píng）均流（liú）速點（diǎn）附（fù）近。一般（bān）傳感器應安裝在（zài）上遊具有10D、下遊具有5D的直管段上，如（rú）果上遊（yóu）有三通或有未全開閥（fá）門時，則上遊（yóu）應有15D-25D的（de）直管（guǎn）段。傳感器軸應基本與上遊彎頭或閥門（mén）杆（gǎn）處於同一水平內（nèi）。

圖7-20為另（lìng）一種插入式電磁流量計（jì）的結構，電*直接安裝在探頭兩側（cè），麵不用在探頭上打測量孔。

安裝時應保證探頭插入深度H為管道內徑的10%，可根（gēn）據（jù）廠家（jiā）提（tí）供的探頭尺寸控製插入深度。

為了提高測量精（jīng）度，國外已經研製出均速管型的插入式電（diàn）磁流量計，探頭插在直徑方向，貫穿管道直徑（jìng），電*按等麵積法布置在探頭上，如圖7-21所（suǒ）示。

一（yī）般，在（zài）管徑小於300mm時用三（sān）對電*，管徑大（dà）於350mm時用5對電*。其（qí）優點是適用於大管徑管道高精度測（cè）量，可以不斷流裝卸流量（liàng）傳感器。測量精度可達（dá）1%R+0.015m/s，線（xiàn）性度為0.3%，重複性可達0.2%。