Применение и метрологические характеристики электромагнитных расходомеров
Электромагнитный расходомер – это измерительный прибор, который предназначен для измерения массового или объемного расхода жидкостей, работа которого основана на законе электромагнитной индукции Фарадея.
Наиболее часто электромагнитные расходомеры применяются для учета водных и энергетических ресурсов. Электромагнитные расходомеры используются в металлургической, биохимической и пищевой промышленности, в строительстве, в медицине, потому что они обладают малой инерцией по сравнению с расходомерами других типов. Электромагнитные расходомеры незаменимы в процессах автоматического регулирования, в которых запаздывание играет существенную роль.
Погрешность электромагнитных расходомеров определяется, как правило, погрешностями их измерения разности потенциалов и градуировки. Основным и значительным недостатком электромагнитных расходомеров с постоянным электромагнитом является поляризация измерительных электродов, при которой изменяется значение сопротивления преобразователя, из-за чего появляются значительные дополнительные погрешности, это обусловливает ограниченное применение таких расходомеров для измерения потоков слабой пульсации. Поляризация может быть уменьшена за счет применения электродов из специальных материалов, например, угля или каломели, либо специальных покрытий для электродов из платины или тантала. Данные расходомеры требуют ежедневного технического ухода, который заключается в поднастройке, подрегулировке нуля и т. п. В расходомерах с переменным магнитным полем поляризация отсутствует, но при этом имеются другие эффекты, которые искажают полезный сигнал:
- Трансформаторный эффект. Данный эффект заключается в следующем. На виток, который образуется жидкостью, находящейся в трубопроводе, электродами, соединительными проводами и вторичными приборами наводится трансформаторная электродвижущая сила, источником которой является обмотка электромагнита или внешние синхронные наводки. Чтобы их компенсировать в измерительную схему прибора вводятся компенсирующие цепи или осуществляется питание электромагнита переключаемым постоянным током.
- Емкостный эффект. Данный отрицательный эффект возникает из-за большой разности потенциалов между электродами и системой возбуждения магнитного поля, а также из-за паразитной емкости между ними. Чтобы исключить такой отрицательный эффект применяется тщательная экранировка
Принцип работы и преимущества электромагнитного расходомера
Электромагнитный расходомер состоит из трубы с комплектом соленоидов, которые закрепляются на внешней поверхности трубы. Соленоиды необходимы для создания магнитного поля, которое в свою очередь необходимо для получения напряжения. В трубе располагается пара металлических столбиков - электрода. Электроды являются концом электрической цепи между проводящей электрический ток средой и устройством, при помощи которого снимаются показания интенсивности возбуждающего напряжения. Для того, чтобы исключить потери напряжения, труба электромагнитного расходомера покрывается диэлектрическим материалом.
По мере того, как среда, которая проводит электрический ток, движется через электромагнитный расходомер, она проходит сквозь магнитное поле, и в среде возбуждается напряжение. В данном случае проводящая ток среда выступает проводником, который нужен для получения напряжения. Движение среды-проводника через магнитное поле предназначено для возбуждения напряжения. Данное напряжение индуцируется в среде-проводнике, а затем подается на электроды. По проводам, которые присоединены к электродам, напряжение подается на устройство, где измеряется интенсивность напряжения. Чем выше скорость или относительное движение среды-проводника, которая проходит через электромагнитный расходомер, тем выше напряжение. Из-за этого измерение величины напряжения представляет собой один из способов измерения скорости движения среды. Величина, которая получается в результате такого измерения, преобразуется в параметр расхода потока. К основным преимуществам электромагнитных расходомеров относятся:
- Минимальные гидравлические потери.
- Возможность стерилизации и очистки расходомера без его демонтажа.
- Отсутствие затаивания коагулирования измеряемого продукта благодаря отсутствию полых углублений.
- Отсутствие влияния физико-химических свойств жидкости (температура, вязкость, плотность и т.п.) на показания расходомера, при условии, что они не изменяют электропроводность.
- Возможность измерять расход агрессивных сред.
- Широкий диапазон измерений.
