ГК “Теплоприбор” комплексная разработка, производство и поставка КИПиА

Для
измерения расходов различного рода
пульп, суспензий, зашламленных и
агрессивных жидкостей успешно применяются
электромагнитные расходомеры.

Принцип
действия электромагнитных расходомеров
основан на измерении пропорциональной
расходу ЭДС, индуктирован­ной в потоке
электропроводной жидкости под действием
внеш­него магнитного поля в соответствии
с законом электромагнит­ной индукции.
Если немагнитный трубопровод с внутренним
диаметром D
и
протекающей по нему жидкостью расположен
в постоянном магнитном поле, а система
электродов-провод­ников расположена
перпенди­кулярно линиям магнитного
поля (в противном случае не­обходимо
учесть угол их вза­имного расположения),
то ин­дуктируемая ЭДС в постоян­ном
магнитном поле

E
= BvD =
~Q,
(5-25)

где
В
—
магнитная индукция; v
—
скорость
движения жидкости; Q
—
объемный
расход жидкости;

в
переменном магнитном поле с индукцией
В = £max
sin
cof

Электропроводность
жидкости должна быть не менее Ю-5—
10~6
См/м
(что несколько ниже проводимости
водопроводной воды), хотя рассматриваемый
принцип позволяет измерять рас­ход
жидкостей с электропроводностью до
Ю-15
См/м.

Устройство
электромагнитного расходомера изображено
на рис. 5-8.
Первичный
измерительный преобразователь ПИП
вы­полняется
обычно в виде отрезка металлической
немагнитной трубы которую с помощью
фланцевого соединения устанав­ливают
в трубопровод с исследуемым веществом
4.
Внутренняя
поверхность трубы армирована
электроизоляционным материа­лом 2
(резиной,
эмалью, фторопластом, стеклопластиком
и др.). Измерительные электроды 3
расположены
в диаметральной пер­пендикулярной
магнитным силовым линиям плоскости
запод­лицо с армировкой и также
тщательно изолируются от несущей трубы.
Постоянный магнит или электромагнит 5
с
катушкой 6
(последний
питается переменным напряжением Un
от
стабили­затора напряжения СП)
находятся
снаружи трубы и экраниро­ваны.

Измерительный
прибор ИП
для
измерения выходного сиг­нала с
преобразователя имеет равномерную
шкалу

Q
=
&, = -?£-£. (5-27)

Он
выбирается с большим выходным
сопротивлением

где
R
ж
— сопротивление жидкости между
электродами.

В
зависимости от характера пронизывающего
жидкость маг­нитного поля конструкции
датчиков и погрешности электромаг­нитных
расходомеров будут различными.

При
постоянных магнитных полях трудность
заключается в устранении ЭДС поляризации
электродов и в сложности изме­рения
(например, усиления) малых ЭДС постоянного
тока. Рас­ходомеры с постоянным
магнитным полем целесообразно
ис­пользовать для пульсирующих потоков
жидкости, расходов жидких металлов или
при кратковременных измерениях.

При
использовании электромагнитных
расходомеров с пере­менным магнитным
полем основные затруднения состоят в
устра­нении различных помех: паразитных
внешних помех и транс­форматорных
помех от переменного поля самого
электромагнита в преобразователе. Для
предотвращения первых используют
экранирование. Трансформаторные помехи
устраняют несколь­кими способами:

• Выводы
  одного из электродов замыкают на
  низкоомный делитель напряжения.
  Напряжение с преобразователя снимают
  с делителя и другого электрода. Изменяя
  положение движка, находят точку,
  потенциал которой в максимальной
  степени бли­зок или равен потенциалу
  другого электрода. Таким образом
  устраняют попадание трансформаторных
  помех на вход измери­тельной цепи
  прибора.
• Соединительные
  провода располагают в плоскости
  парал­лельной магнитным силовым
  линиям.
• Применяют
  два преобразователя расходов, включенных
  по дифференциальной схеме так, чтобы
  трансформаторы ЭДС, равные по величине,
  компенсировали друг друга, а полезные
  ЭДС складывались; при этом увеличивается
  чувствительность измерения расходомера.
  Этот способ является одним из ради­кальных,
  однако из-за сложности он не нашел
  распространения.

При
использовании переменного магнитного
поля особенно низких частот полностью
не исключается влияние поляризации-Кроме
того, переменное магнитное поле в
электромагнитном преобразователе
расходомеров вызывает появление вихревых
токов Фуко, влияние которых на функцию
преобразования пре­небрежимо мало
до тех пор, пока не проявляется
неоднород­ность свойств магнитной
системы или жидкости.

Источниками
погрешностей для электромагнитных
преобра­зователей являются также
изменение напряжения и частоты питающего
напряжения, температуры окружающей
среды, внеш­ние наводки и помехи,
внутренние тепловые шумы и наличие
краевых эффектов. Измерение малой
переменной ЭДС преобра-

зователей,
которая составляет 1—2 мВ, при необходимости
обес­печить большое выходное
сопротивление производится сравни­тельно
сложными измерительными устройствами,
основанными, как правило, на методе
уравновешивающего преобразования.

Все
электромагнитные расходомеры требуют
индивидуаль­ной градуировки, которая
заводом-изготовителем выполняется на
воде. Если метрологическая поверка и
градуировка этих при­боров невозможна
на рабочих средах (особенно в
производ­ственных условиях), то
электромагнитные расходомеры, так же
как ротаметры, являются индикаторами
расхода. Несмотря на перечисленные
трудности, современные модификации
электро­магнитных расходомеров
(ИР-11М, ИР-51, ИР-54) отличаются высокими
метрологическими характеристиками и
широкой об­ластью применимости (см.
табл. 5-1).

На
рис. 5-9 приведена блок-схема электромагнитного
расхо­домера ИР-51.

Компенсация
трансформаторной помехи производится
на са­мом преобразователе. Для этого
выводы от одного из электро­дов
монтируются симметрично расположенными
проводниками, замкнутыми на низкоомный
потенциометр R2.
Напряжение,
по­лучаемое от датчика, снимается с
движка потенциометра и дру­гого
электрода. По экранированному кабелю
ЭДС полезного сигнала подается на вход
измерительного блока.

Входной
трансформатор Тр2
усилителя
(коэффициент транс­формации 1:1)
предназначен для перехода на несимметричную
схему усилия и обеспечивает частотную
избирательность сигнала на /=50 Гц.

После
общего усилителя 1
имеются
два параллельных ка­нала, каждый из
которых состоит из демодулирующего
устрой­ства Д1
или
Д2,
усилителя
2
или
3
и
модулятора Ml
или
М2
с
преобразователями Холла ЭХ1
или
ЭХ2.
Один
из каналов слу­жит для измерения
полезного сигнала, второй для подавления
трансформаторной ЭДС. В первом канале
входной сигнал с уси­лителя / поступает
на фазочувствительный демодулятор Д1,
а
затем через усилитель 3
в
виде постоянного тока 0—5 мА представляется
на выходном миллиамперметре мА в
относитель­ных значениях расхода
(0—100 %).
В цепь обратного преобра­зования
включен элемент Холла ЭХ1,
расположенный
в воздуш­ном зазоре магнита. Он
преобразует постоянный ток в перемен­ное
напряжение, компенсирующее через Тр2
входное
измеряемое напряжение. Во втором канале
управляющее напряжение, сдви­нутое
по фазе на 90° по отношению к полезному
сигналу, обес­печивает выделение
постоянного тока, пропорционального
транс­форматорной помехе. В элементе
Холла ЭХ2
оно
преобразуется в переменное напряжение
для компенсации указанной помехи
частотой 50 Гц во входной цепи через
трансформатор Тр2
об­ратной
связи.

Основная
приведенная погрешность расходомера
ИР-51 у = =
±1
% от верхнего предела измерения.
Температура измеряе­мой среды может
колебаться в пределах ± (40—150) °С.

Рассмотренные
характеристики и устройства
электромагнит­ных расходомеров имеют
следующие преимущества по сравне­нию
с другими типами промышленных расходомеров:
широкий диапазон измеряемых расходов
от 1 до 2500 м3/ч
для трубопро­водов с диаметром от 2
до 5000 мм и скоростей от 0,5 до 10 м/с; линейная
шкала и малые погрешности измерений
(±1,5%
Для
скоростей
веществ до 1,5 м/с и ±1,0 % свыше 1,5 м/с);
высокое быстродействие; возможность
измерения расхода различных сред вплоть
до пульп и жидких металлов (см. табл.
5-1). Отсутствие внутри преобразователей
выступающих частей, сужений или изменения
профиля сечения канала исключает их
засорение, застаивание измеряемых
веществ.

Эти
расходомеры широко применяются в
целлюлозно-бумаж­ном производстве,
где задача измерения расходов, как
известно, осложняется наличием пульп,
суспензий, эмульсий с повышен­ной
агрессивностью и абразивными свойствами.
В связи с этим в
эксплуатации электромагнитные расходомеры
зарекомендо­вали себя положительно
в том случае, когда их выбор, градуи­ровка
и эксплуатация проводились в соответствии
с предусмот­ренными для них правилами.

При
эксплуатации этих расходомеров следует
обратить вни­мание на ряд обстоятельств:

1. Очень
важно использовать типы и модификации
расходо-
меров, предназначенные для
конкретных условий. В первую оче-
редь
это связано с выбором материала покрытия
внутренней
поверхности трубопровода
датчика, в противном случае проис-
ходит
«снос» покрытия.

При
выборе материала покрытия можно
руководствоваться следующими
соображениями. Наиболее распространенным
ма­териалом покрытия являются различные
марки резины. При этом к основной
составляющей ее части — каучуку возможно
добавление различных наполнителей.
Ввиду сравнительно боль­шой толщины
и упругости резиновые покрытия почти
невоспри­имчивы к случайным повреждениям
при монтаже или к цара­пинам при
прохождении по трубопроводу инородных
предметов. Резина используется в основном
для работы в условиях сильного абразивного
износа, но ее применяют и для защиты от
химиче­ского воздействия при
малоагрессивных измеряемых веществах.
Существенный недостаток резины — низкая
максимально допу­стимая температура
(70 °С) и незначительные допускаемые ее
перепады.

Материалом
покрытия трубопровода датчика может
служить кислостойкая эмаль. Эмаль
рекомендуется для всех кислот (кроме
плавиковой HF),
нейтральных
сред и жидкостей, нали­пающих на стенки
или дающих устойчивые осадки. Температур­ная
стойкость этого покрытия позволяет
использовать его для сред с температурой,
достигающей 150 °С. Данную эмаль нельзя
использовать для работы со щелочными
средами при резких колебаниях их
температуры.

Покрытия
из фторопласта и эпоксидных смол
соединяют в себе высокую теплостойкость
(до 150 °С), химическую стой­кость и
устойчивость к механическому износу.

Наилучшими
свойствами по теплостойкости, химической
и механической прочности обладает
покрытие из стеклопластика. Это покрытие
применяется в датчиках при измерении
расхода магниевого молока для бисульфитной
варки.

2. Необходимо
правильно устанавливать датчики
электро-
магнитных расходомеров на
трубопроводах. В эксплуатации
часто
наблюдается засорение трубопровода в
датчике и вибра-
ция стрелки прибора.
Засорение приводит к уменьшению
чув-
ствительности, а вибрация создает
неопределенность отсчета
Расхода.

Принцип
действия электромагнитных расходомеров
основан на законе электромагнитной
индукции, в соответствии с которым в
электропроводной жидкости, пересекающей
магнитное поле, индуктируется ЭДС,
пропорциональная скорости движения
жидкости. Серийные электромагнитные
расходомеры предназначены для измерения
расхода жидкостей с электропроводностью
не менее

См/м (соответствует электропроводности
водопроводной воды). Имеются специальные
расходомеры, позволяющие измерять
расход жидкостей с электропроводностью
до

Рис.
5.
Схема электромагнитного расходомера:
а
— с
внешним магнитом; б —с внутренним
магнитом

На
рис. 5, а
показана
принципиальная схема электромагнитного
расходомера. Корпус 1
преобразователя,
изготовленный из немагнитного материала
и покрытый изнутри электрической
изоляцией 2
(резиной,
эмалью, фторопластом и т.д.), расположен
между полюсами магнита (на рис. 5, а
изображен
постоянный магнит). Через стенку трубы
изолированно от нее по диаметру введены
электроды 3
находящиеся
в электрическом контакте с жидкостью.
Силовые линии магнитного поля направлены
перпендикулярно плоскости, проходящей
через ось трубы и линию электродов.

В
соответствии с законом электромагнитной
индукции при осе симметричном профиле
скоростей в жидкости между электродами
будет наводиться ЭДС

,
гдеВ
—
индукция магнитного поля;

Отсюда
следует, что ЭДС Εпрямо
пропорциональна измеряемому объемному
расходу. Измерение наведенной ЭДС
осуществляется измерительным прибором
ИП,
к которому
предъявляются жесткие требования по
значению его входного сопротивления

.
Для обеспечения малого влияния внутреннего
сопротивления преобразователя

Внутреннее
сопротивление преобразователя растет
с уменьшением электропроводности
жидкости, что вызывает необходимость
увеличения

,
однако этому препятствует емкостное
сопротивление соединительных проводов,
включенных параллельно

.
Поэтому необходимость выполнения
условия (5) накладывает ограничения на
минимальную электропроводность
измеряемой жидкости.

Применение
постоянных магнитов в расходомерах
позволяет облегчить борьбу с помехами
от внешних электромагнитных полей,
увеличить быстродействие прибора.
Основным недостатком их использования
является поляризация электродов:
концентрация у положительного электрода
отрицательных ионов, а у отрицательного
положительных. Вследствие этого на
границах электродов создаются ЭДС,
которые в сумме образуют ЭДС поляризации,
направленную против основной измеряемой
ЭДС, что изменяет градуировочную
характеристику прибора и делает
невозможной его стабильную работу.
Поэтому электромагнитные расходомеры
с постоянным магнитным полем не
применяются для жидкостей с ионной
проводимостью. Широкое распространение
они получили для измерения расхода
расплавленных металлов, в которых
отсутствует явление поляризации.
Типичная область применения таких
расходомеров — ядерные энергетические
установки с жидкометаллическим
теплоносителем.

В
этих установках обычно используются
малогабаритные электромагнитные
преобразователи, являющиеся по существу
измерителями локальной скорости жидкого
металла. При известном профиле потока
по выходному сигналу такого преобразователя
может быть вычислен расход. В качестве
примера на рис. 5, б
представлена
схема электромагнитного преобразователя
скорости с цилиндрическим магнитом.
Основными элементами его являются
обтекаемый корпус 1, магнит 2 в форме
цилиндра и электроды 3.
В
простейшем случае электроды привариваются
к внутренней поверхности корпуса в
диаметрально противоположных точках
и выводятся за корпус с помощью кабеля
4.
При
обтекании преобразователя жидким
металлом между электродами появляется
разность потенциалов, пропорциональная
скорости металла.

Рис.
6. Схема
электромагнитного
расходомера с переменным магнитным
полем

Для
измерения расхода сред с ионной
проводимостью применяются расходомеры
с переменным магнитным полем, создаваемым
электромагнитом (рис. 6). При синусоидально
изменяющейся магнитной индукции, имеющей
амплитудное значение

При
достаточно высокой частоте fполяризация
электродов практически отсутствует,
однако использование переменного
магнитного поля имеет свои недостатки.
Наиболее серьезным из них является
появление паразитной трансформаторной
ЭДС Ет.
Эта ЭДС наводится рабочим магнитным
полем

где
Ф — магнитным поток, пронизывающий
контур; S
— площадь проекции контура, пронизываемого
магнитным полем, на плоскость, проходящую
через ось трубы и линию электродов.
Сравнением (6) и (7) легко установить, что
Εи

сдвинуты по фазe
на 90°, кроме того,

от расхода не зависит и существует даже
приQ
=0. Обе эти особенности используются для
уменьшения влияния

на показания прибора. Значение

можно уменьшить, располагая проводаАВ
(рис.
5, а)
в
одной плоскости, параллельной силовым
линиям магнитного поля. Обычно для
ослабления влияния

используется схема рис. 6. В этой схеме
от одного из электродов отходят два
провода, симметрично охватывающих
трубопровод с обеих сторон и замыкающихся
на резистор

.
Измерительный прибор подключается к
движку этого резистора по второму
электроду. При нулевом расходе перемещением
движка необходимо добиться минимального
сигнала на входе измерительного прибора.
Оба описанных приема не устраняют
трансформаторную ЭДС полностью. В
современных расходомерах для полного
устранения ее используется сдвиг по
фазе на 90° между

в этом случае измерительная схема
содержит два канала, один из которых
предназначен для измерения полезного
сигнала, второй — для компенсации
тансформаторной ЭДС. С помощью
фазочувствителъных детекторов по
первому каналу пропускается только
полезный сигнал, который затем измеряется
показывающим или регистрирующим
прибором. По второму каналу проходит
только сигнал, пропорциональный

,
который затем по цепи отрицательной
обратной связи поступает на вход схемы
и компенсирует трансформаторную ЭДС.
Электромагнитные расходомеры имеют
много достоинств. Они могут применяться
на трубопроводах практически любых
диаметров без ограничения верхнего
предела по расходу. Их показания не
зависят от вязкости и плотности среды.
Шкала прибора линейная, диапазона
измерения обычно равен (0,1

.Преобразователь
расхода практически безынерционный,
не имеет частей, выступающих внутрь
трубы, и, таким образом, практически не
создает потери давления. Влияние местных
сопротивлений значительно меньше, чем
у расходомеров с сужающими устройствами,
поэтому требуемая длина прямых участков
для них меньше (обычно считается
достаточной длина прямых участков до
преобразователя, равная 10

).
В принципе возможно создание расходомера
с таким профилем магнитного поля, при
котором необходимость в прямых участках
до и после преобразователя отпадает
вообще.

Электромагнитные
расходомеры могут быть использованы в
ряде случаев, когда применение расходомеров
других типов затруднено или невозможно
вовсе: при измерении расхода агрессивных,
абразивных и вязких жидкостей и пульп,
измерении расхода жидких металлов.

К
числу недостатков электромагнитных
расходомеров следует отнести требования
к минимальному значению электропроводности
измеряемой среды, что сужает круг
использования таких расходомеров.
Другим недостатком расходомеров является
сложность измерительной схемы,
подверженность ее влиянию многих помех,
что затрудняет изготовление расходомеров
класса более 1 и усложняет эксплуатацию.
Промышленностью выпускаются несколько
типов индукционных расходомеров классов
1 и 1,5. Наиболее точным являются расходомеры
типа ИР-51 класса 1, имеющие диаметры
условного прохода 10—300 мм и верхние
пределы измерения 0,32— 2500 м3/ч.

Соседние файлы в папке ЛабораторныеРаботы

Расход — это количество вещества (жидкости, газа, пара или сыпучих материалов), протекающее через поперечное сечение потока (трубопровода) в единицу времени.
Различают объемный и массовый расход.

Расход объемный — это объём вещества, проходящего через поперечное сечение потока за единицу времени. Единицы измерения  объемного расхода (объем/время): л/мин, л/с, м3/час и т.п.

Расход массовый — это масса вещества, проходящего через поперечное сечение потока за единицу времени. Единицы измерения массового расхода (масса/время): кг/мин, г/с, т/час и т.п.

Расходомер — прибор, измеряющий объемный или массовый расход вещества, т. е. количество вещества (объем, масса), проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство (счетчик) и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют счетчиком-расходомером.

В данном разделе представлены следующие виды приборов и оборудования для контроля, измерения и регулирования расхода жидкостей, газов и пара:
1. Расходомеры-счетчики жидкости (в т.ч. воды).
2. Расходомеры-счетчики газа и газовых смесей (в т.ч. воздуха).
3. Расходомеры-счетчики пара.
4. Регуляторы расхода и датчики-реле потока (протока).
5. Ротаметры и стандартные сужающие устройства (диафрагмы и сопла).
6. Вспомогательное оборудование и запорно-регулирующая арматура (исполнительные механизмы, приводы, клапаны регулирующие и электромагнитные и пр.).

Дополнительная информация, понятия и определения в расходометрии (контроль расхода жидкости, газа, пара)

Расход — это количество вещества (жидкости, газа, пара или сыпучих материалов), протекающее через поперечное сечение потока (трубопровода) в единицу времени.

Основные единицы измерения расхода, применяемые в промышленности:

для жидкости — м3/ч (метр кубический в час);
для газа и газовых смесей (воздух) — н.м3/ч (нормальный* метр кубический в час);
для пара — кг/ч (килограмм (или тонна) в час);

*- Нормальный кубический метр (н.м3, жарг. «не сжатый» или «расширенный») — это внесистемная единица измерения количества вещества, которое в газообразном состоянии занимает один кубический метр при условиях, называемых «нормальными условиями» (давление 760 мм рт. ст., что соответствует 101325 Па, и температура 0 °С), что отличается от принятого ИЮПАК системного понятия «стандартных условий» (давление 105 Па, температура 273,15 К, или 0 °С). Обозначается как «н.м3».

Расходомер — прибор, измеряющий объемный расход или массовый расход вещества, т. е. количество вещества (объем, масса), проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство (счетчик) и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют счетчиком-расходомером.

В данном разделе представлены следующие виды приборов и оборудования для контроля, измерения и регулирования объемного и массового расхода жидкостей, газов и пара:

Вернуться в начало страницы

Федеральное
государственное автономное образовательное
учреждение

Кафедра
Механики многофазных систем

Домашнее
задание №1 по дисциплине «Экспериментальные
методы исследований»

Выполнила:
студентка 2 курса Айткужинова З.Ф.

Электромагнитные расходомеры Физические основы метода измерения

Электромагнитный
расходомер – это прибор для измерения
расхода различных жидкостей. Он способен
работать с агрессивными и неоднородными
средами. Главное, чтобы измеряемая
жидкость проводила ток, поэтому такого
типа датчики не могут вести учет
углеводородов, дистиллированной воды
и многих неводных растворов.

Рисунок
1. Принципиальная схема электромагнитного
расходомера:

1
– трубопровод; 2 – полюса магнита; 3 –
электроды для съема ЭДС;

Наиболее
часто применяют такие электромагнитные
расходомеры, у которых измеряется
электродвижущая сила (ЭДС), индуктируемая
в жидкости, при пересечении ею магнитного
поля. Для этого между полюсами магнита
или электромагнита устанавливают
участок трубопровода, который изготовлен
из немагнитного материала и внутри
покрыт неэлектропроводной изоляцией,
вводятся два электрода в направлении,
перпендикулярном как к направлению
движения жидкости, так и к направлению
силовых линий магнитного поля. Это
известный закон электромагнитной
индукции — закон Фарадея. Разность
потенциалов на электродах определяется
следующим образом:

где
В – магнитная индукция; l – расстояние
между концами электродов, равное
внутреннему диаметру трубопровода; v –
средняя скорость; Q0 – объёмный расход
жидкости.

Из
формулы видно, что измеряемая разность
потенциалов Е прямо пропорциональна
объёмному расходу жидкости Q0.

Принцип работы электромагнитного расходомера

Электромагнитный
расходомер состоит из трубы с комплектом
соленоидов, закрепленных на внешней
поверхности трубы. Соленоиды используются
для создания магнитного поля, необходимого
для получения напряжения. В трубе также
находятся два металлических столбика
или электрода. Электродами заканчивается
электрическая цепь между проводящей
электрический ток средой и устройством,
с помощью которого снимаются показания
интенсивности возбужденного напряжения.
Во избежание потери напряжения, труба
электромагнитного расходомера покрыта
диэлектрическим (непроводящим
электрический ток) материалом.

По
мере того, как среда, способная проводить
электрический ток, движется через
электромагнитный расходомер, она
проходит сквозь магнитное поле, и в
среде возбуждается напряжение. Проводящая
электрический ток среда является тем
проводником, который необходим для
получения напряжения.

Движение
среды-проводника через магнитное поле
является тем относительным движением,
которое необходимо для возбуждения
напряжения. Это напряжение индуцируется
в среде-проводнике и подается на
электроды. По проводам, подсоединенным
к электродам напряжение подается на
устройство, которое измеряет интенсивность
напряжения. Чем больше скорость или
относительное движение среды-проводника,
проходящей через электромагнитный
расходомер, тем выше напряжение. Поэтому
измерение величины этого напряжения
является одним из способов измерения
скорости движения среды. А затем величина,
полученная в результате измерения
скорости потока может быть преобразована
в параметр расхода потока.

Электромагнитный расходомер

Истоки электромагнитного метода измерения расхода заложил английский физик в 1831 году. Он доказал, что электрический ток может генерироваться магнитным полем (закон электромагнитной индукции, закон Фарадея). Через 100 лет ученые применили эти знания для электропроводных жидкостей, протекающих в трубах, и создали первый в мире электромагнитный расходомер.

Фарадей объяснил и доказал причину возникновение электрического тока в катушки при поднесении или вытягивании из неё магнита.

Несмотря на то что электромагнитный метод измерения расхода скоро будет отмечать свое столетие, его рано отправлять на пенсию. Ни ультразвуковой ни вихревой (c 60-x годов XX века) ни другие, более современные методы измерения расхода, не смогли вытеснить электромагнитный метод. Этот метод и по сей день остается самым распространенным как в промышленной так и в жилищно-коммунальной сфере.

ПРИНЦИП ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСХОДОМЕРА

Упрощенная конструкция электромагнитного расходомера.

КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСХОДОМЕРА

1 – электроды
2 – катушки индуктивности
3 – проточная часть расходомера
4 – внутренняя футеровка из диэлектрика
B – условное обозначение магнитного поля

V – напряжение пропорционально расходу

Внутри расходомера расположены , которые создают магнитное поле, пронизывающее поток измеряемой среды. , воспринимающие напряжение, расположены друг против друга. Стенки прибора изготовлены из не проводящего ток материала.

Как только измеряемая среда начинает перемещаться, под воздействием магнитного поля положительно и отрицательно заряженные частицы начинают отклоняться в противоположные стороны. Вследствие чего на электродах возникает .

Разность потенциалов или напряжение на электродах пропорционально скорости движения вещества в потоке. Таким образом, зная площадь сечения трубы, можно вычислить измеряемой среды.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Три “” аргумента в пользу применения электромагнитных расходомеров:

Для того чтобы сделать простейший электромагнитный расходомер не требуется . Достаточно иметь две катушки возбуждения – для создания магнитного поля, два электрода – для снятия сигнала, изолирующую фторопластовую трубу и немного проводов. Известно, что чем проще конструкция, тем надежнее и долговечнее изделие! Именно поэтому электромагнитные расходомеры являются надежными и безотказными приборами со сроком эксплуатации от 12 лет и выше.

НЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
С точки зрения гидродинамики, электромагнитный расходомер – это обычный трубопровод, диаметр которого равен диаметру расходомера. Поэтому расходомер имеет почти нулевые потери давления. Это принципиально важно для ресурсоснабжающих компаний, которые на своих магистралях чаще всего требуют ставить именно электромагнитные расходомеры. Кроме того, отсутствие вращающихся частей в расходомере, позволяет ему измерять расход жидкостей с любой степенью загрязнения, даже с твердыми включениями.

ВЫСОКАЯ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ
У электромагнитных расходомеров в категории цена – точность измерения. Для эталонных электромагнитных расходомеров погрешность составляет не более 0,3%. Безусловно кориолисовые весовые расходомеры обеспечат и 0,3 и 0,1% погрешности, но стоить они будут в разы дороже.

Ультразвуковые расходомеры не смогут обеспечить высокую точность, если только на идеально чистой воде. Тахометрические и вихре-акустические смогут, но имея внутри себя вращающиеся или обтекающие части, будут иметь большое гидравлическое сопротивление и непродолжительный срок эксплуатации. Именно поэтому весь промышленный сектор, включая пищевую и химическую промышленность “” на электромагнитных расходомерах.

Для объективной оценки, отметим и электромагнитных расходомеров:

НЕОБХОДИМОСТЬ В ЭЛЕКТРОПИТАНИИ Для поддержания электромагнитного поля внутри расходомера, необходимо постоянное подключение к электросети 220В или бортовой сети автомобиля 12, 24В. На батарейках прибор работать не сможет.

ОГРАНИЧЕННАЯ ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Принцип действия электромагнитного метода основан на работе только с электропроводной средой. Если среда не электропроводна и в ней нет положительных и отрицательных электронов, то на электродах расходомера не будет возникать разность потенциалов. Прибор будет показывать нулевые значения при любом расходе. Поэтому такие расходомеры нельзя применять для измерения топлива, нефти, масел и других не электропроводных сред.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАСХОДОМЕРОВ

Все преимущества электромагнитного метода измерения были реализованы в приборах марки ТЭСМАРТ, высокая точность, простая конструкция, отсутствие гидравлического сопротивления – всё было использовано с умом. Существует несколько разновидностей расходомеров, чтобы максимально покрыть потребность рынка. Одни приборы имея высокую точность измерения и активно используются в промышленном секторе. Другие, обладая более низкими характеристиками, имеют самую низкую стоимость и массово применяются в ЖКХ. Предлагаем вашему вниманию краткий обзор электромагнитных расходомеров ТЭСМАРТ.

АНАЛОГОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

В аналоговых расходомерах ПРП реализована концепция – чем проще тем надежнее. В них нет никакой электроники. Они долговечны, срок эксплуатации от 12 лет и выше. Расходомеры не боятся длительного нагрева, поэтому идеальны для использования на системах отопления с высокой температурной нагрузкой. К тому же стоимость таких расходомеров самая низкая на рынке.

Расходомеры поверяются вместе с вторичным блоком индикации и образуют с ним единое средство измерения, без блока индикации аналоговый расходомер не применяется.
Используются в теплосчетчиках , в
 и расходомерах

АНАЛОГОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ ПРПН/Р ДО 90°С

Решив еще больше снизить стоимость электромагнитного расходомера, придумали ПРПН/Р. В этих расходомерах используются более дешевые материалы, они применяются на теплоносителе с температурой не более 90°С. Расходомеры ПРПН/Р имеют резьбовое крепление и небольшую линейку диаметров: 15, 20 и 25мм. Используются в теплосчетчиках и
 для ХВС и квартирно/офисного учета.

ИМПУЛЬСНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ РСМ-05

В отличие от аналогового расходомера, имеет электронный блок, который преобразует аналоговый сигнал в унифицированный частотно-импульсный. Это позволяет значительно увеличить длину линий связи расходомера. Уже сам по себе расходомер является универсальным средством измерения и может применяться как отдельно, так и в составе теплосчетчиков.

Чтобы получить одновременно универсальный, недорогой и долговечный прибор аналоговый и импульсный расходомеры объединили в один комплект. РСМ-05.07 -это согласованная , где аналоговый расходомер подключается к импульсному и использует его электронный преобразователь. Идеальны для использования в системах отопления с контролем утечек. Аналоговый расходомер ставится на подающий трубопровод с высокой температурой импульсный на обратный.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР СЧЕТЧИК IP68

Эти расходомеры выполнены по классу IP68, что позволяет им работать в затопленном состоянии. Вся их внутренняя полость заполняется специальным термостойким материалом, который не пропустит влагу внутрь прибора. Расходомеры поставляются уже с герметично подключенным кабелем, указанной длины. Они активно используются для учета расхода в водоканалах, системах канализации и других объектах с большой вероятностью затопления.

ПИЩЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ ТЭСМАРТ-РП

Высокая точность измерения, погрешность не более 0.5%, позволяет использовать расходомеры ТЭСМАРТ-РП в пищевой и фармацевтической промышленностях. Предусмотрены все типы соединений – молочная гайка, кламповое соединение, резьбовое, фланцевое, межфланцевое и пр. Все элементы контактирующие с пищевой средой выполнены из пищевой нержавеющей стали и фторопласта, есть гигиеническое заключение.

РАСХОДОМЕРЫ ДЛЯ АГРЕССИВНЫХ СРЕД

Конструкция расходомеров ТЭСМАРТ-РХ и применение новейших изоляционных антикоррозийных покрытий, даёт возможность измерять расход агрессивных сред. Электроды в таких расходомерах изготавливаются из спец материалов устойчивых к кислотам и щелочам – хастелой, тантал и пр. Расходомеры ТЭСМАРТ-РХ активно используются на предприятиях химической промышленности и других смежных производствах.

ЭТАЛОННЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

Высокая точность измерения, погрешность не более 0.3%, позволяет использовать расходомер ТЭСМАРТ-Э в качестве эталонного средства измерения на проливных станциях Комплект поверяется и поставляется в собранном виде сразу с прямыми участками.

Электромагнитный расходомер жидкости, газа и пара

Электромагнитный расходомер — это измерительный прибор, работа которого основана на принципе электромагнитной индукции. В соответствии с принципом электромагнитной индукции при движении электрического проводника через магнитное поле под прямым углом (90°) к полю, в проводнике индуцируется напряжение. Для индукции напряжения необходимо наличие трех факторов: проводника, магнитного поля и перемещения проводника относительно магнитного поля. Чем больше относительное перемещение, тем выше полученное напряжение.

Электромагнитный расходомер работает только со средой, проводящей электрический ток. Для измерения расхода потока диэлектрических сред необходимо использовать расходомеры других типов.

Рекомендуем разобраться с тем, что такое объемный расход и изучить каталог приборов для измерения расхода.

Электромагнитный расходомер состоит из трубы с комплектом соленоидов, закрепленных на внешней поверхности трубы. Соленоиды используются для создания магнитного поля, необходимого для получения напряжения. В трубе также находятся два металлических столбика или электрода. Электродами заканчивается электрическая цепь между проводящей электрический ток средой и устройством, с помощью которого снимаются показания интенсивности возбужденного напряжения. Во избежание потери напряжения, труба электромагнитного расходомера покрыта диэлектрическим (непроводящим электрический ток) материалом.

По мере того, как среда, способная проводить электрический ток, движется через электромагнитный расходомер, она проходит сквозь магнитное поле, и в среде возбуждается напряжение. Проводящая электрический ток среда является тем проводником, который необходим для получения напряжения.

Движение среды-проводника через магнитное поле является тем относительным движением, которое необходимо для возбуждения напряжения. Это напряжение индуцируется в среде-проводнике и подается на электроды. По проводам, подсоединенным к электродам напряжение подается на устройство, которое измеряет интенсивность напряжения. Чем больше скорость или относительное движение среды-проводника, проходящей через электромагнитный расходомер, тем выше напряжение. Поэтому измерение величины этого напряжения является одним из способов измерения скорости движения среды. А затем величина, полученная в результате измерения скорости потока может быть преобразована в параметр расхода потока.

Турбинный расходомер

рименим только в системах с чистыми движущимися средами, не содержащими твердых частиц

Ультразвуковой расходомер

определение расхода в этом расходомере осуществляется с помощью акустических законов

Расходомер Кориолиса

принцип действия основан на сдвиге фаз и прямом измерении перемещающейся по трубе среды в настоящий момент

Электромагнитные расходомеры это устройства, работа которых основана на взаимодействии измеряемого потока с магнитным полем, образующего по закону электромагнитной индукции. Таким образом, поток жидкости, который нужно измерить должен обладать свойством электропроводности.

В электромагнитных расходометрах может применяться два типа магнитного магнита:

·         постоянное, применяемое для определения характеристик потока расплавленных металлов;

, применяемое для определения характеристик потока жидкостей, обладающих свойством ионной проводимости.

Расходомеры с постоянным магнитным полем

Принцип действия устройств с постоянным магнитным полем (рисунок 1) заключается в определении ЭДС, индуктируемой в электропроводной потоке при воздействии магнитного поля из вне. Корпус расходометра имеет немагнитную вставку и расположен между двумя полюсами, так что движущийся поток находился по 90 градусов направлению силовых линий о поля, созданного магнитом. Электроды для измерения характеристик потока расположены в стенках самой трубы. При воздействии магнитного поля ионы, которые находятся в измеряемой жидкости, приходят в движения и отдают свои заряды электродам и при этом в них образуется ЭДС, которая является величиной, находящейся в прямой пропорции с величиной скорости движения потока.

Где 1 – труба, 2 – магнитные полюса, 3 – электроды.

расходомеров с постоянным магнитным полем

·         измерение потока, который меняется с большой частотой;

·         отсутствие недостатков, появляющихся при использовании переменного поля;

·         определения потока жидкости с невысокой электрической проводимостью.

Но они также обладают значительным недостатком – это поляризация электродов, изменяющий сопротивление преобразователя, что приводит к образованию больших доп. погрешности, это приводит к нарушению нормальной эксплуатации расходомера. Поляризацию снижают, используя электроды из спец. материалов или их покрытия.

Из-за этого устройства с постоянным магнитным полем используются для измерения расхода жидкостей, которые обладают ионной проводимостью. Данное поле может применяться для измерения расхода металлов в жидком состоянии, обладающих именно электронной проводимостью, а ещё в лабораториях при проведении краткосрочных замеров, при которых явление поляризации фактически не заметно, и при расходах быстро изменяющихся, определение которых при переменном поле невозможно.

Расходомеры с переменным магнитным полем

Расходомеры с переменным полем (рисунок 2), которое создается электрическим магнитом, используются для измерения расхода потоков с ионной проводимостью.

Переменное поле сводит до из-за чего часто применяется вэлектромагнитныхрасходомерах. При этом использования переменного поля обладает несколькими ограничениями:

·         возможность использования с небольшой электрической проводимостью: менее 10-6 см/м;

·         для точного определения ЭДС преобразователя необходимо, чтобы сопротивление нагрузки в значительное число раз было выше сопротивления преобразователя.

·         полезным сигналом ЭДС возникает трансформаторный сигнал, который появляется из-за первичной обмотки системы возбуждения магнитного поля. Эта «паразитная» ЭДС может быть намного выше полезного сигнала, но чаще около 30 процентов, которое ликвидируется понижением площадью контура;

·         возникновение вихревых токов Фуко, а при значительной толщине стенки трубы величина этих токов становится большой, что обеспечивает появления их собственного магнитного поля, которое снижает основное поле;

·         помехи могут возникать из-за блуждающих токов и электромагнитных полей извне;

·         изменение ЭДС из-за изменения напряжения, частоты питания и температуры магнита;

·         индукция поля магнитов должна быть менее 0,3 Тл;

·         ограниченное применение расходомеров для жидкостей со значительным удельным сопротивлением.

расходомеров с переменным магнитным полем

образом, использование магнитного поля связано с большими помехами и ограничениями, но если нет необходимости в определении расходов, которые быстро меняют по величине, часто понижают частоту магнитного поля, благодаря чему расходомеры с импульсным полем получили следующие преимущества:

1. Ликвидация влияние помех промышленной частоты извне.

2. Ликвидация воздействия вихревых токов.

3. Понижение воздействия собственных индукционных и емкостных помех.

4. Понижение потребности в электроэнергии.

5. Нет необходимости в шихтованном магнитопроводе.

6. Более простое производства благодаря отсутствию необходимости в экранировки электродов и измерительных цепей.

А также главным достоинствами расходомера с импульсным
магнитным полем являются значительная точность и понижение в необходимой мощности.

Расходомеры способны измерять расход и объем потока жидкости с удельной электропроводностью больше 5-10-3 см/м.

Погрешность устройства, главным образом, складывается из погрешностей их градуировки и определения разности потенциалов ЭДС. Но все помехи не дают возможность получить той потенциально значительной точности определения характеристик потока, которая вложена в принцип действия электромагнитный расходомер, а также обладают относительной сложностью конструкции и необходимостью ежедневной настройки.

Но при этом электромагнитные расходомеры нашли широкое применение в металлургии, биохимической промышленности и производстве продуктов питания, при строительстве и в медицине, так как они малоинерционные по сравнению с расходомерами других типов и из-за стерильности измерений потока.

Также эти устройства незаменимы там, где при регулировании в автоматическом режиме запаздывание имеет значительное значение и при определении быстро изменяющихся расходов потока.

Гидравлические потери данных приборов сводятся к , так как первичные преобразователи не обладают частями, выступающих внутрь трубы.

Взвешенные частицы и пузырьки газа в потоке не создают помех, а также физические и химические свойства измеряемой жидкости, если эти совйства не меняют электропроводность потока.

Кроме того конструкция преобразователей позволяет использовать новые покрытия, что даёт возможность определять расход агрессивных и абразивных сред.

Данные расходометры способны измерять крайне маленькие (3*10-9 м3/с) расходы и значительных  расходы потока жидкостей (3 м3/с). При этом диапазон измерения расходомера одного типоразмера достигает значения 10:1, то есть достаточно большой. При этом не могут измерять поток газов, а также жидкостей с небольшой электропроводностью.

Монтаж электромагнитных расходомеров может осуществляться в любом положении на расстояниях, не менее 40 радиусов трубы после местных сопротивлений и не меньше 16 радиусов до местных сопротивлений.

Расходомеры жидкости

Счетчик жидкости — это прибор, измеряющих суммарный объем или массу жидкости, протекшей по трубопроводу с начала отсчета.
Расходомер жидкости — это прибор, измеряющих текущий расход жидкости, т.е. её количество, протекающее по трубопроводу в данную единицу времени.
Расходомеры-счетчики жидкости – это расходомеры, оборудованные счетным устройством (интегратором), позволяющим при измерении текущего расхода также определять и суммарное количество протекшей через прибор жидкости за определенный промежуток времени (с начала отсчета).

По назначению и принципу действия различают следующие виды:
1. Квартирные счетчики воды (индивидуальные водосчетчики Ду15, Ду20мм)
2. Тахометрические турбинные расходомеры (общедомовые, промышленные, комбинированные (сдвоенные)).
3. Электромагнитные преобразователи расхода.
4. Ультразвуковые (акустические) счетчики-расходомеры
5. Вихревые расходомеры.
6. Счетчики нефтепродуктов и прочих в т.ч. вязких жидкостей.
7. Массовые кориолисовые расходомеры.
см. также счетчики-расходомеры газа и пара.
Подробнее о первичных преобразователях расхода — расходомерах — счётчиках, их видах, принципах действия, конструктивных исполнениях, а также о технических характеристиках, принципах выбора (как правильно выбрать, заказать, недорого купить), областях применения, о ценах (см. прайс-лист), наличию на складе или сроках изготовления см. ниже.

Расходомеры (счетчики-расходомеры) жидкости

Расходомер — прибор, измеряющий объемный расход или массовый расход вещества, т. е. количество вещества (объем, масса), проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени.

В промышленности учет расхода жидкостей (горячая и холодная вода, нефтепродукты и пр.) ведется с помощью двух групп приборов:

Расходомеров жидкости, измеряющих расход жидкости, т.е. её количество, протекающее по трубопроводу в единицу времени;

Счетчиков жидкости, измеряющих суммарный объем или массу жидкости, протекшей по трубопроводу с начала отсчета.

Расходомеры-счетчики жидкости – это расходомеры, оборудованные счетным устройством, позволяющим при измерении текущего расхода также определять и суммарное количество протекшей через прибор жидкости за определенный промежуток времени (с начала отсчета).