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电磁流量计可在工业应用中实现高精度

更新时间:2015-04-24      点击次数:2046
从炼油厂到自动售货机等工业应用要求具有的温度、压力 和流量测量,以控制复杂以及简单过程。例如,在食品行业,产品装瓶和装罐的流量控制会直接影响利润,因此必须zui大程度降低流量测量误差。类似地,封闭运输应用——比如石油工业中油罐和油罐车之间的原油和成品油交换——需要高精度测量。
显示采用流量计和执行器控制液体流速的基本过程控制系统。在zui低的水平处,诸如温度、流速和气体浓度等过程变量通过输入模块监控,该模块通常是可编程逻辑控制器(PLC)的一部分。这些信息由比例-积分-微分(PID)环路在内部处理。PLC利用这些信息来设置输出,控制稳态过程。过程数据、诊 断和其他信息可向上传递至操作层,而命令、参数和校准数据可向下传递至传感器和执行器。
测量和控制液体流速的基本系统
采用多种不同技术测量流速,包括差压、科氏力、超声和电磁等。zui常用的是差压流量计,但它们对系统中的压力变化较为敏感。科氏流量计具有zui高的精度(高达 0.1%),但它们体积较大且成本高昂。超声流量计通常体积较小、成本较低,但精度有限(典型值为 0.5%)。超声流量计采用无创测量技术, 提升可靠性的同时zui大程度减少了随时间变化的检测要素的影响,但无法用于脏水或遭到污染的液体。
电磁流量计也能提供无创检测。这些设备可用于酸性、碱性和离子液体——这些液体的电导率范围为 10 S/m至 10–6 S/m,并且可以是干净、肮脏、腐蚀性、侵蚀性或粘性的液体或浆体,但不适用于碳氢化合物或气体流量测量。它们能够针对直径小至大约 0.125 英寸、zui大容量为 10 立方英尺的低流速和高流速提供相对较高的系统精度(0.2%),并且哪怕在更低的流速下也能保持读数的可重复性。它们可以测量双向流量,即上游或下游。
双向流量测量
电磁流量计采用法拉第电磁感应定律,该定律指出,在磁场中移动的导体将会产生感应电压。液体可看作导体;磁场由流管外的通电线圈产生。感应电压幅度直接与导体的运动速度和导体类型、流管直径以及磁场强度成正比。
法拉第定律在数学上可以表示为:E = kBLV
其中,V表示导电流体的运动速度;B表示磁场强度;L表示拾取电极之间的间距;E表示电极两端测得的电压;k为常数。B、L和k可以是固定值,也可以进行校准,从而等式简化为:E ∝ V。
电磁流量计
流过励磁线圈的电流产生受控磁场。励磁波形是电磁流量计的一个重要方面,在实际应用中会使用多种类型,包括低频矩形波、电力线频率正弦波、双频波和可编程脉冲宽度。表2 显示各种传感器线圈的励磁波形。
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