загрузка...
 
6.7. Електромагнітні (індукційні) витратоміри
Повернутись до змісту

6.7. Електромагнітні (індукційні) витратоміри

Розглянуті вище методи вимірювання витрати і кількості речовини характеризуються тим, що чутливий елемент приладу перебуває безпосередньо у вимірювальному середовищі, тобто зазнає механічного і хімічного її впливу і спричиняє втрату тиску потоку. Безперервна дія вимірювального середовища на чутливий елемент із часом негативно впливає на точність, надійність і термін служби приладу.

Для вимірювання витрати хімічно агресивних (кислоти, луги), абразивних (пульпи) та інших рідин, які пошкоджують матеріал дотичних до них частин витратоміра, описані вище методи і прилади взагалі непридатні.

Існує ряд приладів для вимірювання витрати рідини, чутливий елемент яких не має безпосереднього з нею контакту, що дозволяє застосовувати їх при агресивних середовищах. До таких приладів відносять електромагнітні (індукційні) витратоміри.

Електромагнітні витратоміри застосовуються для вимірювання витрати електропровідних рідин. Застосовуються для вимірювання в трубопроводах об'ємної витрати водопровідної води, різних розчинів (солей, кислот), пульп, розплавлених металів та інших електропровідних рідин, електрична провідність яких повинна бути не менше електропровідності водопровідної води. Дія їх ґрунтується на тому принципі, що при проходженні в трубопроводі електропровідної рідини поперек силових ліній магнітного поля в ній індукується е.р.с., величина якої визначається за формулою

         ,                                  (6.8)

де В — магнітна індукція;

l — відстань між кінцями електродів у трубі з внутрішнім діаметром d (l=d), м;

vср — середня швидкість руху рідини, м/с;

Q – витрата рідини, що протікає, м3/с.

Таким чином, електромагнітний витратомір являє собою невеликий гідродинамічний генератор змінного струму, що виробляє е.р.с., пропорційну середній швидкості потоку, а отже, і витраті рідини.

Вимір витрати рідини електромагнітним методом здійснюється при використанні як постійного магніту, так і магніту зі змінним магнітним полем. Зазначені способи створення магнітного поля мають свої позитивні і негативні сторони.

Схема електромагнітного витратоміра з постійним магнітним полем зображена на рис.6.13 а. Корпус 1 - це відрізок труби, виконаний з немагнітного матеріалу і покритий зсередини електричною ізоляцією (гумою, емаллю, фторопластом та ін.), розміщений між полюсами магніту 2. Магнітні силові лінії спрямовані перпендикулярно до вектора швидкості руху рідини. Через стінку труби ізольовано від неї введені електроди 3, які перебувають у контакті з рідиною. Вся інформація надходить у вимірювальний пристрій 4.

Подпись: 
 а) б)
Рисунок 6.13 - Схема електромагнітного витратоміра:
а) – з постійним магнітним полем;
б) – зі змінним магнітним полем
Перевагою електромагнітних витратомірів з постійним магнітним полем є те, що значно зменшується проблема, пов'язана з перешкодами від зовнішніх змінних електромагнітних полів, особливо при застосуванні в промислових умовах, де працюють електромотори, магнітні крани, трансформатори та інше електротехнічне устаткування. До переваг таких витратомірів варто віднести відсутність необхідності в джерелі живлення чутливих елементів, тобто самих електродів, розміщених на трубопроводі, що забезпечує безпеку його роботи і ряд інших факторів.

Основним недоліком магнітних витратомірів з постійним магнітним полем є поляризація електродів, тобто виникнення у позитивного електрода негативних іонів, а у негативного електрода - позитивних іонів. Тому електромагнітні витратоміри з постійним магнітним полем не застосовуються для рідин з іонною провідністю (кислоти, солі, водні розчини різних речовин та ін.). Такі витратоміри набули застосування для вимірювання витрати рідких середовищ із електронною провідністю, до яких відносять розплавлені рідкі метали (натрій, ртуть, залізовуглецеві розплави та ін.) і у яких відсутнє явище поляризації. Можливе застосування таких витратомірів - атомні реактори з розплавленим металевим теплоносієм, плавильні і ливарні агрегати на металургійних заводах та ін.

Для вимірювання витрати середовищ із іонною провідністю застосовуються витратоміри зі змінним магнітним полем, створюваним електромагнітом (рис.6.13 б). При досить високій частоті електромагнітного поля поляризація електродів практично відсутня.

Електромагнітні витратоміри різних модифікацій мають вбудований у вимірювальний блок мікропроцесорний пристрій, що обробляє інформацію від датчика витрати, встановленого на трубопроводі, реєструє значення миттєвої витрати і кількості за певний проміжок часу, має можливість передачі даних на ЕОМ інтерфейсом та інші операції.

На рис.6.14 показаний один з варіантів електромагнітного витратоміра, що виконаний у вигляді єдиного вимірювально-обчислювального модуля, розміщеного безпосередньо на об'єкті вимірювання витрати – трубопроводі, де 1 - ділянка трубопроводу; 2 - обчислювальний модуль; 3 - індикація показань; 4 - кнопки керування; 5 - датчик витрати. Такий прилад може бути використаний і як теплолічильник при одержанні від мікропроцесора інформації про температуру середовища в трубопроводі.

Подпись: 
Рисунок 6.14 - Портативний електромагнітний витратомір
Електромагнітні витратоміри, які мають клас точності 0,5-1,0, застосовуються на трубопроводах практично будь-яких діаметрів без обмеження верхньої межі за витратою. Їх показання не залежать від в'язкості і щільності середовища. Датчик витрати (чутливий елемент), практично безінерційний, перебуває поза рухомим середовищем і таким чином не створює втрати тиску. Витратоміри, які використовують такий принцип вимірювання, знаходять застосування для вимірювання витрати агресивних, абразивних і в’язких рідин і пульп, розплавлених металів, тобто у тих випадках, коли застосування витратомірів інших типів неприйнятне.

Переваги електромагнітних витратомірів:

- незалежність показань від в'язкості і густини вимірювального середовища;

- можливість застосування в трубах будь-якого діаметра;

- відсутність втрат тиску в потоці;

- необхідність меншої довжини прямих ділянок труб;

- висока швидкодія.

До основних недоліків електромагнітних витратомірів можна віднести:

- непридатні для вимірювання витрат газу і пари;

- непридатні для вимірювання витрати рідин-діелектриків (спирт, нафтопродукти і т.п)



загрузка...