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技術文章
插入式電磁流量計的工作原理
圖1是插入型流量計基本工作原理的示意圖。
用一個長桿將一個小的電磁流量傳感器插入到被測量管道中規定的位置，導電流體垂直流過傳感器的工作磁場時（轉換器向傳感器提供勵磁電流時，在勵磁線圈構成的勵磁系統中便產生工作磁場），相當于導體在磁場中作切割磁力線運動。根據法拉第感應定律可知，在導體的兩端產生感應電動勢。此感應電動勢由接觸流體的一對電極來檢測。電動勢的大小與磁感應強度B、兩極間距離L和流體的平均流速呈正比。即： E=B·L·V（伏） ①
式中：E——感應電動勢，伏；
B——磁場強度，特斯拉；
L——兩電極間距離，米；
V——流過流速傳感器的流速（亦即代表被測管道規定插入點的質點流速），米/秒
K——系數。
插入電磁流量計規定插入點有兩種方法，一是插入到被測管道的中心軸線上；二是插入到管道內壁約為管道0.25D處，D為管道直徑，一般小于DN400的管道可插到被測管道的中心軸線上，此時流速傳感器測量流速傳感器測量流速為管道流速，管道的平均流速應由流速乘以一個系數K。
②
式中：n是雷諾數指數，可有③式求得，
n=1.66lgRD
式中：RD——管道流體的雷諾數。
③
式中，K——等效絕對粗糙度，管道內壁突出物的平均高度。
大于DN400的管道可插到距管內壁約0.25D處。此時流速傳感器所測量的流速為平均流速，系數K=1。被測量管道的流量可由下式表示
Q=B·V·A（米3/小時） ④
式中，A——圓管道截面積，米²。由①式代入②式，則得
⑤
由于插入式電磁流速傳感器工作磁場強度和兩電極的距離在制造時已經確定，同時，被測管道的截面積也得出，所以，插入電磁流量傳感器的輸出電動勢大小即可代表流量大小。
5.2 結構
傳感器如圖2所示，主要由測量頭（或測量管）、勵磁系統、插入桿、接線盒、安裝底座、密封定位機構等組成。
測量頭（或測量管）：測量頭（測量管）處于管道被測流流速質點處，用來檢測該點的流速。測量頭（或測量管）由絕緣材料制成的端頭或者導管，在其上裝有一對電極。除電極端頭或測量管內壁外，其它部分與被測流體絕緣狀態。
勵磁系統：勵磁系統的作用是產生一個工作磁場，它由勵磁線圈和鐵芯所組成，它被絕緣密封到插入插內。
插入桿：由不銹鋼材料制成。測量頭和測量管固定在插入插內。勵磁引線和電極引線通過插入桿與被測介質密封并連接到接線盒中。插入桿上焊有方向指示標記，用以在安裝時保證工作磁場、流速和電極連線三者互相垂直，符合法拉第感應定律的要求。
接線盒：接線盒位于傳感器上部，接線盒內接線端子起傳感器和轉換器相互連接作用。
安裝底座：安裝底座是焊接在被測管道上，用來與安裝球閥連接、插入流量計傳感器的部分。
密封機構：由不銹鋼材料制成的壓緊螺紋座、壓緊螺母、橡膠墊圈和定位螺釘等組成，用以密封插入傳感器，使之能夠承受一定的工作壓力。
原創作者：江蘇金湖恒控儀表有限公司
