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;

·        переменное, 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. 

Рисунок 1

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

 

Достоинства расходомеров с постоянным магнитным полем:

 

·         простота конструкции;

·         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.

 

Рисунок 2

Переменное поле сводит до min поляризацию электродов, 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.

·         вместе с 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.

Достоинства расходомеров с переменным магнитным полем

Таким 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 min, 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.