熱水流量計(jì)的工作原理

一、工作原理

熱水流量計(jì)是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損*小，可測(cè)流量范圍大。*大流量與*小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，*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*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*，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*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*，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*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*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：不同熱水流量計(jì)參數(shù)略有差異，使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必查看說明書。

根據(jù)法拉*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*則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布，兩電*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，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)無關(guān)。這就是熱水流量計(jì)的測(cè)量原理。

需要說明的是，要使式(3-37)嚴(yán)格成立，必須使熱水流量計(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。