Электромагнитные (индукционные) расходомеры

Для контроля нестационарных потоков нашли применение некоторые прикладные области магнитной гидродинамики — науки, которая изучает взаимодействие электромагнитного поля с жидкими или газообразными проводящими потоками. Для определения скорости потока используются различные методы непосредственного или косвенного измерения разности потенциалов, индуцируемых при движении жидкости в трубопроводе при наличии поперечного магнитного поля.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

В проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля, индуктируется э.д.с., пропорциональная скорости движения проводника. При этом направление тока, возникающего в проводнике, перпендикулярно направлению его (проводника) движения и направлению магнитного поля. Это известный закон электромагнитной индукции — закон Фарадея.

Если заменить проводник потоком проводящей жидкости, текущей между полюсами магнита, и измерять э.д.с., наведенную в жидкости по закону Фарадея, можно получить принципиальную схему (рисунок 3.6) электромагнитного расходомера.

Рисунок 3.6 — Схема электромагнитного расходометра

1 — трубопровод; 2 — полюса магнита; 3 — электроды для съема э.д.с.; 4 — электронный усилитель; 5 — отсчетная система; 6 — испочник питания магнита

В таких расходомерах плоскости измерительных электродов должны располагаться вертикально во избежание разрыва электрической цепи между ними из-за образования газовой подушки под верхним электродом или осаждения. непроводящих твердых частиц на нижнем электроде.

Патрубок датчика такого расходомера должен выполняться из немагнитного материала с большим электрическим сопротивлением. Это уменьшает искажения магнитного потока стенкой трубы и уменьшает токи Фуко. Наиболее часто приемлемым материалом является аустенитная сталь.

Пластмассовые и неметаллические материалы с большим электрическим сопротивлением и большой механической прочностью могут применяться в тех случаях, когда они обладают достаточной стойкостью по отношению к измеряемым средам.

В случае изготовления патрубка расходомера из металла его внутренняя поверхность должна иметь изоляционное покрытие, не допускающее короткого замыкания э. д. с., наводимой в потоке. Покрытие должно проходить по всей длине патрубка по поверхности соединительных фланцев. В качестве материалов для изоляции используются неопрен, флуон, стекло и др. При измерении расходов агрессивных жидкостей в таких расходомерах используются преимущественно электроды из нержавеющей стали. При этом важное значение имеет надежность уплотнения измерительного электрода в патрубке датчика.

Электромагнитные расходомеры могут быть выполнены как с постоянными магнитами, так и с электромагнитами, питаемыми переменным током частотой f. Обе эти разновидности электромагнитных расходомеров имеют свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАСХОДОМЕРОВ

Погрешность измерения расхода данными приборами определяется в основном погрешностями градуировки и измерения разности •потенциалов .

Однако электрохимические процессы в потоке жидкости, различные помехи и наводки, непостоянство напряжения питания, и другие, не позволяют получить высокой точности измерений расхода. Так, изготовляемые в России электромагнитные расходомеры, несмотря на индивидуальную градуировку и весьма совершенные средства измерения , имеют класс точности всего лишь 1.5 – 2.5.

Существенным и основным недостатком электромагнитных расходомеров с постоянным магнитом, ограничивающим их применение для измерения слабопульсирующих потоков, является поляризация измерительных электродов, при которой изменяется сопротивление датчика, а следовательно, появляются существенные дополнительные погрешности. Поляризацию уменьшают, применяя электроды с платиновым или танталовым покрытием, а также угольные и каломелиевые электроды.

Электромагнитные расходомеры малоинерционны по сравнению с расходомерами других типов. Поэтому они незаменимы в тех процессах автоматического регулирования, где запаздывание играет существенную роль, или при измерении быстро меняющихся расходов.

Датчики электромагнитных расходомеров не имеют частей, выступающих внутрь трубопровода, сужений или изменений профиля. Бпагодаря этому гидравлические потери на датчике минимальны. Кроме того, датчик расходомера и технологический трубопровод можно чистить и стерилизовать без демонтажа. Отсутствие полых углублений исключает застаивание и осаждение измеряемого продукта.

На показания электромагнитных расходомеров не влияют взвешенные в жидкости частицы и пузырьки газа, изменение профиля распределения скоростей потока, а также физико-химические свойства измеряемой жидкости (вязкость, плотность, температура и т.п.), если они не изменяют ее электропроводность.

Датчики электромагнитных расходомеров можно монтировать а любом положении на расстояниях, равных не менее 20 диаметров трубопровода после местных сопротивлений, нарушающих осесимметричное течение потока, и не менее 8 диаметров до местных сопротивлений.

Конструкция датчиков позволяет применять новейшие изоляционные, антикоррозийные и другие покрытия, что дает возможность измерять расход агрессивных и абразивных жидкостей.

Электромагнитные расходомеры применяют для измерения очень малых (3*10^-9 м³/сек) расходов (например, для измерения расхода крови по кровеносным сосудам) и очень больших расходов (3 м³/сек) жидкостей. Причем диапазон измерения датчика одного типоразмера достигает величины 10: 1, т.е. достаточно велик.

Электромагнитные расходомеры непригодны для измерения расходов газов, а также жидкостей с электропроводностью менее 10^-3 - 10^-5 сим/м (10^-5 - 10^-7ом^-1 см^-1 ), например, легких нефтепродуктов, спиртов и т. п.

Дата добавления: 2015-07-13