電磁流量計與旋進旋渦流量計的原理及應用

摘要：工業生產中工藝參數的采集根據被測變量的不同一般分為溫度、壓力、流量、物位和分析儀表。本文就流量的測量進行分析。
1、引言
流量數據在工業生產中是重要的工藝參數，流量測量儀表被廣泛應用。隨著科學技術的不斷發展，不斷有新型流量儀表出現，旋進旋渦流量計和電磁流量計就是其中的兩種。這兩種流量計在流量測量中占有較大比重，發揮著重要作用。但是，由于各自工作原理和結構不同，如果選擇、使用不當，這兩種流量計在實際使用過程中，也會出現一些問題。下面從工作原理和使用兩個方面對這兩種流量計進行分析、比較。
2、兩種流量計的工作原理
2．1電磁流量計是依據法拉第電磁感應定律來測量管內流體流量的測量裝置。當流體在管道中流動時，相當于一根具有一定電導率的導體的切割磁力線，在電極兩端產生感應電動勢，它的大小與流量成正比，并通過電極將此信號引至變送器

Ex=BDV式中：E感應電動勢；B—磁感應強度；D一流量計公稱通徑；v一被測介質在磁場中的運動速度。管道直徑D和磁感應強度B不變時，感應電勢Ex和流速間成正比。但上式是在均勻直流磁場條件下導出的，由于直流磁場易使管道中的導電介質發生極化，會影響測量精度，因此工業上常采用交流磁場，B=BmSin~ot，式中：∞一交變磁場的角頻斗111lntot
率；Bm——交變磁場磁感應強度最大值。
感應電勢Ex與被測量介質的體積流量Q成正比。但變送器輸出的Ex是一個微弱的交流信號，其中包含有各種干擾成分，而且信號內阻變化高達幾萬歐姆，因此，要求轉換器是一個高輸入阻抗，且能抑制各種干擾成分的交流毫伏轉換器，將感應電動勢轉換成4～20mADC的統一信號，以供顯示、調節和控制。電磁流量計的特點是無壓損，無機械質性，反應十分靈敏，測量范圍寬，量程比寬，可測量含有固體顆粒、懸浮物或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導率的液體體積流量，也可進行雙向測量。

2．2漩渦流量計又稱旋進旋渦流量計，它可以用來測量各種管道中的液體、氣體、蒸汽的流量，是目前工業控制、能源計量及節能管理中常用的新型流量儀表旋進旋渦流量計是利用有規則的漩渦剝離現象來測量流體流量的儀表。在流體中垂直插入一個非流線形的柱狀物(圓柱或三角柱)作為漩渦發生體。當雷諾數達到一定數值時，會在柱狀物的下游處產生兩列不對稱但有規律的交替漩渦，該漩渦渦列通常是不穩定的。當兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離L之比能滿足M=0．281時，所產生的非對稱漩渦列才能達到穩定，像這樣的漩渦渦列稱為卡門渦列。
由圓柱漩渦發生體形成的卡門漩渦，其單列漩渦產生的頻率為

式中：f_單列漩渦產生的頻率，Hz；u-流體平均流速，m/s；~圓柱直徑，m；st—斯特勞哈爾系數(當雷諾數R~5x102～1．5~1．5，St-O．2)。當st近似為常數時，漩渦產生的頻率f與流體的平均流速成正比，測得f即可求得體積流量Q。
旋進旋渦流量計的特點是精確度高、測量范圍寬、沒有運動部件、無機械磨損、維護方便、壓力損失小、節能效果明顯。酰是其中的漩渦頻率檢測傳感器容易受周圍其他振源的影響，產生誤差。
3、兩種流量汁應用情況
實例一，某化工廠使用旋進旋渦流量計測量二異丙基醚流量，流量顯示經常出現時有時無的現象，經檢查在旋進旋渦流量計的發聲體上粘有二異丙基醚結晶物，造成發聲體不能起振出現測量誤差，清除結晶物后流量計工作正常，此例可以看出旋進旋渦流量計的發聲體容易附著結晶物，在設計安裝過程中應注意考慮結晶問題，或者采取措施減少結晶物的析出，或者考慮采用其他形式的流量計。
實例二，某化工廠使用電磁流量計測量加熱后的冷卻水流量，兩條生產線同一位置流量計先后出現無流量顯示故障，經拆解檢查分析為高溫介質將電磁流量計襯里燙傷，導致電極短路，測量失準。
實例三，某化工廠使用電磁流量計測量循環水流量，在循環水流量較低的場合經常出現指示不準的現象，多次經儀表人員確定也沒有發現故障所在，后經拆除連接管后發現電磁流量計由于水平安裝，小流量時管道里沒有充滿液體這才導致電磁流量計指示不準。
4、結束語
通過以上的分析對兩種流量計的選擇總結如下：
4.1對于介質溫度較高的場合(不超過120℃)，不宜選用電磁流量計。
4.2在易產生負雎情況的管段不宜選用電磁流量計。
4.3對于被測介質中雜質較多，易結晶的不宜選用旋進旋渦流量計。
4.4對于管路振動較嚴重的場合，應盡可能避免使用旋進旋渦流量計。
4.5電磁流量計對前后直管段有要求，并且要滿管測量。