Лекции.Орг
 

Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника


Электромагнитные расходомеры



Действие электромагнитных расходомеров (ЭМР) основано на открытом Фа- радеем принципе электромагнитной индукции - возникновении электрического тока в проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Причиной появления тока в контуре является сила, вызывающая раз­деление заряженных частиц (электронов, ионов), - сила Лоренца, или электро­движущая сила (ЭДС) магнитной индукции, она всегда направлена перпендику­лярно силовым линиям магнитного поля и направлению движения проводника в поле. В случае проводников с электронным типом проводимости (металлов) сила Лоренца отделяет подвижные электроны от неподвижных положительных ионов кристаллической решетки, создавая их направленное движение, а в случае сред с ионным типом проводимости (электролитов) задает упорядоченное разнонаправ­ленное движение положительных и отрицательных ионов электролита. Измеряя ЭДС, индуктируемую в проводящей среде при пересечении ею магнитного поля, можно определить скорость движения среды, а зная живое сечение потока среды, - и ее объемный расход.

Типовая конструкция ЭМР представлена на рис. 6.8.

Устройство содержит ПП и ЭП, которые конструктивно выполняются в виде единого блока (компактное исполнение) либо двух отдельных блоков, соединяе­мых кабелями связи (раздельное исполнение). В состав ПП входят немагнитный измерительный участок трубы (изнутри покрыт по всей поверхности слоем элек­троизоляционной и коррозионно-стойкой футеровки, например фторопластом или керамикой) с фланцами или другими стыковочными элементами для присоедине­ния к рабочему трубопроводу, два одинаковых металлических электрода, расположенных друг против друга по диаметру канала, и магнитная система из кату­шек электромагнита и магнитопровода. Электропитание магнитной системы, при­ем и обработка измерительного сигнала от электродов, накопление измеритель­ных данных и связь с АСУТП, АСКУЭ осуществляется через ЭП.

Рис. 6.8. Конструкция и принцип действия электромагнитного расходомера

 

При движении жидкой электропроводящей среды со скоростью U между по­люсами N - S магнитной системы, которая создает в трубе с внутренним диамет­ром D однородное поле с магнитной индукцией В, на заряды Q среды (положи­тельные q+ и отрицательные q- заряды) действуют силы Лоренца Fq+ и Fq_, разде­ляющие эти заряды и создающие на электродах ЭДС Е = BUD. Для круглого се­чения трубы, полностью заполненного средой, Е = 4BGv/ttD или, другими слова­ми, прямо пропорциональна объемному расходу Gy среды, однозначно определя­ется при известных значениях В и D и не зависит от таких параметров среды, как вязкость и плотность.

Электромагнитные расходомеры классифицируются по роду магнитного по­ля на ЭМР постоянного и переменного поля, по виду поля - на ЭМР однородного и весового поля, по типу переменного поля - на ЭМР синусоидального и им­пульсного поля, по частоте переменного поля - на ЭМР промышленной и низкой частоты, по типу электродов - на ЭМР с гальваническими и емкостными электро­дами, по виду электродов - на ЭМР с точечными и пластинчатыми электродами, по виду сечения измерительного канала ПП - на ЭМР с круглым и прямоуголь­ным сечением.

ЭМР постоянного магнитного поля, или поля, напряженность которого не меняет во времени своего значения и направления в среде, т. е. B(t) = const, при­меняются в основном для измерения расхода жидких сред с электронной прово­димостью (расплавов металлов). Главный недостаток подобных ЭМР - поляриза­ция электродов, направленная против измеряемой ЭДС.

Переменное магнитное поле сводит до минимума явление поляризации и по­этому широко используется в расходомерах обычных жидкостей с ионной проводимостью. В расходомерах первых поколений использовалось синусоидальное магнитное поле, генерируемое в электромагнитной системе током промышленной частоты. Однако такое поле создает целый ряд помех и ограничений: порождает паразитную трансформаторную ЭДС в контуре, образованном электродами, вы­водными проводами и ЭП; наводит вихревые токи Фуко в магнитопроводе и стенках трубы, которые ослабляют основное магнитное поле; делает расходомеры чувствительными к блуждающим токам и внешним электромагнитным помехам промышленной частоты; требует применения специальных конструктивных мер защиты от влияния паразитных емкостей и электромагнитных помех.

Переход к переменному магнитному полю низкой частоты (деление про­мышленной частоты) сопровождается, как правило, заменой синусоидального то­ка питания электромагнита импульсным от источника питания постоянного тока, что гарантирует высокую стабильность магнитной индукции в среде на момент измерения сигнала ЭДС.

Полная независимость показаний расходомера от протяженности прямых участков трубопровода достигается в ЭМР не с круглым, а с прямоугольным се­чением канала и с электродами в виде прямоугольных пластин, равных по высоте боковым стенкам канала. Любая деформация потока не искажает показания таких расходомеров, но прямоугольный канал создает определенную потерю давления в трубах круглого сечения.

Помимо электродов, гальванически связанных со средой, в ЭМР применяют­ся емкостные электроды, не имеющие контакта с ней. Их принцип действия осно­ван на электростатической индукции заряда, создаваемого в среде в результате электромагнитной индукции, - принципе конденсатора. Такие ЭМР приемлемы для измерения расхода сред как с очень малой электропроводностью, так и за­грязненных, химически агрессивных и абразивных.

Таким образом, ЭМР обладают следующими достоинствами: отсутствием подвижных изнашивающихся частей; отсутствием потерь давления; независимо­стью показаний от вязкости и плотности измеряемого вещества; возможностью измерения агрессивных, абразивных и вязких сред; минимальными прямыми уча­стками или их полным отсутствием; широким динамическим диапазоном измере­ний, высокой точностью, линейностью шкалы и высоким быстродействием.

Рис. 6.9. Общий вид ЭМР ВЗЛЕТ ЭР

 

Характеристики некоторых распространенных ЭМР отечественного и зару­бежного производства приведены ниже.

Крупнейшим российским разработчиком ЭМР является московский НИИтеплоприбор. В институте разработан и освоен в промышленном производ­стве комплекс расходомеров РОСТ. Основным производителем комплекса явля­ется ПО Машиностроительный завод "Молния". Во всех расходомерах использу­ется низкочастотный импульсный способ питания электромагнитной системы. Для подключения к АСКУЭ предусмотрены унифицированные токовые, частот­ные и цифровые выходы (RS-232, 485).

На рис. 6.9 представлен общий вид электромагнитного расходомера - счетчи­ка ВЗЛЕТ ЭР (ЗАО ВЗЛЕТ, Санкт-Петербург).

Известными поставщиками высокоточных ЭМР являются фирмы: Danfoss (Дания), Honeywell (США), международная группа фирм Endress & Hauser, Fisher- Rosemount (американская компания) и другие зарубежные производители.

 





Дата добавления: 2015-05-07; просмотров: 175 | Нарушение авторских прав


© 2015-2017 lektsii.org.

Ген: 0.005 с.