Электричество, вернее явление электромагнитной индукции, используется во многих сферах. Но благодаря ему можно измерять расход токопроводящих жидкостей, протекающих по трубе. Работающие по данному принципу измерительные устройства называются электромагнитными расходомерами.
Общие сведения
Электромагнитные расходомеры – это самые распространенные расходчики, устанавливаемые в трубы диаметром до 250 мм. Они применяются для измерения расхода жидких сред, электропроводность которых составляет не менее 10-3 См/м. Также существуют приборы, предназначенные для измерения сред и меньшей электропроводности – до 10-5 См/м.
Электромагнитные расходомеры выпускаются в России и за рубежом. Выходной сигнал – унифицированный электрический сигнал 0-20 мА, 4-20 мА, 0-10 В. Взаимодействие с ними, в зависимости от модели, может осуществляться по протоколам Profibus, Hart, Brain. Некоторые приборы оснащены разъемами RS-232, RS-485 и ЖК дисплеями.
Принцип работы
Принцип действия электромагнитного расходомераКак и в любом металлическом проводнике, в измеряемой жидкости (если она не диэлектрик), протекающей по трубе, оказавшейся в электромагнитном поле, наводится ЭДС. Причем разность потенциалов будет тем больше, чем выше скорость потока.
Именно по этому принципу и работает электромагнитный расходомер. Определенный участок трубы изготавливают из диэлектрика, размещают между полюсами постоянного магнита, устанавливают электроды, для снятия величины потенциалов и подачи в измерительный преобразователь, рассчитывающий их разность. Вот устройство одного из самых простых измерителей с внешним постоянным магнитом.
Также существуют варианты установки цилиндрического постоянного магнита внутрь трубы. Такие устройства называются системами с внутренним магнитом.
Недостаток расходомеров с постоянным магнитом — появление ЭДС поляризации, когда у отрицательного электрода скапливаются положительные ионы, и, наоборот, у положительного электрода – отрицательные ионы. Это вносит существенные погрешности при работе датчика. Поэтому их применяют для измерения расхода сред с электронной проводимостью.
Применение переменного магнитного поля позволяет практически избавиться от ЭДС поляризации. Но в данном случае возникают другие нежелательные последствия. К примеру, возникает, так называемая, ЭДС трансформации, вносящая свои погрешности.
Для борьбы с ЭДС трансформации, в схему подключения измерительного прибора добавляется регулировочный резистор, через который соединяется один из электродов. Таким образом, когда жидкость в трубе не протекает, подбирая нужное сопротивление, добиваются нулевых показаний.
Преимущества и недостатки
Основные преимущества электромагнитных измерителей расхода приведены ниже:
линейность измерения;
результат измерения не зависит от плотности и вязкости среды;
возможность использования для измерения агрессивных сред;
уменьшение длины прямого участка трубы для установки расходомера;
широкий диапазон диаметров труб с измеряемой средой;
не создают сопротивление протекающей среде, ввиду отсутствия выступающих внутрь трубы частей.
К недостаткам же можно отнести отсутствие возможности измерения газа и жидкостей, не проводящих электрический ток. Измеряемая среда обязательно должна иметь электропроводность не менее 10-3 См/м.