非满管电磁流量计的结构设计:
1 非满管电磁流量计的测量原理
管道式电磁流量计在工作的过程中,可能会出现管道中流体未充满或者在流体流动过程中,流体流动处于满管向非满管道的转换状态中。使管中流体流动有两种流动状态。对流体未充满管道式,此时如果仍按传统流量计的测量原理,则:实际值=测量值-上部空气部分
由权重函数的理论可知,感应信号电压是两电极横断面内所有质点电位的集合,不论流体在管道中横截面如何变化,流动流体的质点都会有感应电势,但是这些电势一定要处于电极的集合范围内,如果电极暴露在空气中,电极得不到信号,流体未充满管道就是这种情况。当流体未充满管道时,管中流体的实际流量值Q实=A实?`V,而管中流体的截面积为:
式中 h 为液面高度, D 为测量管内径。而不再是由此可知,非满管电磁流量计的流量测量必须同时测量平均流速和液位高度这两个物理量。
2 非满管电磁流量传感器流速测量机构
根据电磁流量计的基本原理,当流体充满管道时,管中流体的平均流速和两电极之间的感应电势之间的关系。当管中流体未充满时,如前面所述,测得的信号不准确或者根本得不到感应电势信号。在传统电磁流量计的基础上,将流速检测电极在高度方向上设计在距测量管底端 10%D处,其中 D 为测量管直径。这样能保证管中流体液位高于 10%D 时,根据传统电磁流量计基本原理,传感器能准确测得流体的平均流速。
此时,两极间的感应电动势 E 与两电极间的距离 d 之间的关系为:E =k Bd`V
3 非满管电磁流量传感器液位测量机构
基于电容式传感器的基本原理,就是将液位的变化转换成电容值的变化。在测量的过程中测量电压、频率、脉宽等容易测量的物理量,从而实现电容值的测量。结合电容式传感器和电磁流量计的基本原理,流体在管中流动的过程中,利用流量计衬里和管内流体作为介质,同时在流量计衬里与管壁之间采用两片圆弧形电极片,电极片与衬里和管中流体形成一电容器,根据电容式传感器的基本原理,液体作为一种介质,是电容器的一个组成部分,液体液位的高低,直接影响电容器的电容值,即电容器的电容量是液位高度的单值函数。
为了降低信号之间的干扰和便于控制,非满管电磁流量计采用流速机构和液位机构分体,但是同时同步测量,再将两信号进行整合,得出流量信号。
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