熱水流量計的工作原理

一、工作原理

熱水流量計是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損*小，可測流量范圍大。*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3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(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。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時，也會在管道兩邊的電*上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由下式確定：

Ex=BDv－－－式（1）

式中Ex-感應(yīng)電勢，V；

　　B-磁感應(yīng)強度，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)強度B不變時，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電*，就可引入感應(yīng)電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。

據(jù)法拉*電磁感應(yīng)原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電*，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運動時，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此感應(yīng)電勢由兩個檢測電*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；

K－與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù)；

B－磁感應(yīng)強度；

V－導(dǎo)電液體平均流速；

D－電*間距；（測量管內(nèi)直徑）

傳感器將感應(yīng)電勢E作為流量信號，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設(shè)有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協(xié)議。

注：不同熱水流量計參數(shù)略有差異，使用時請務(wù)必查看說明書。

根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內(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流動時，導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電*則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電*之間產(chǎn)生感生電動勢：

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)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)。這就是熱水流量計的測量原理。

需要說明的是，要使式(3-37)嚴格成立，必須使熱水流量計測量條件滿足下列假定：

①磁場是均勻分布的恒定磁場;

②被測流體的流速軸對稱分布;

③被測液體是非磁性的;

④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。