电磁流量计是一款流量测量仪表，在现场工况中，需要对其进行流量测量时，大部分都是使用电磁流量计来测量的，电磁流量计有着精度高，稳定性好的特性，广泛应用于冶金、制造、火电等行业。
 
电磁流量计工作原理是什么，相信很多人都知道，电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律。即：导电液体在磁场中做切割磁力线运动时，导体中产生感应电动势。
 
如图所示：

 
其感应电势Ｅ为：Ｅ＝ＫＢＶＤ
 
Ｋ：仪表常数
Ｂ：磁感应强度
Ｖ：测量管截面内的平均流速
Ｄ：测量管的内径
 
根据导体通过电磁流量计时，阻断了磁场也就是切割了磁场，会产生电动势，从而计算出它的流速，也计算出它的流量大小。
 
电磁流量计的工作原理看似简单，但学起来却总是碰壁，从这个原理来说，也只有对电磁流量计的科研人员才会这么专注研究，使用时，只需要知道它能不能解决这个问题就可以了。

 

电磁流量计是一款非常熟悉的工业管道流量计量仪表，只要管道内是导电介质（前提满管），都能用电磁流量计进行瞬时流量以及累积流量的测量。

电磁流量计的原理和特点

顾名思义，电磁流量计使用法拉第的电磁感应来检测流量。

在电磁流量计内部，有一个产生磁场的电磁线圈和一个捕获电动势的电极。
因此，电磁流量计的水管内部似乎没有任何东西，但是它可以测量流量。

 

根据法拉第电磁感应定律，当导电液体在磁场中移动时，会管内径×磁束密度×平均流速产生与之成比例的电动势（电压）。
换句话说，在磁通量带中移动的液体的“流速”被转换为电。

一、电磁流量计基本原理

 

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小，可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20：1以上，适用的工业管径范围宽，最大可达3m，输出信号和被测流量成线性，精确度较高，可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。

当导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体中会产生感应电势，感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理，导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时，也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定，感应电势的大小由下式确定：

Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）

式中Ex—感应电势，V；
　　B—磁感应强度，T
　　D—管道内径，m
　　v—液体的平均流速，m/s

然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积（πD）/4的乘积，将式（1）代入该式得：

Qv=(πD/4B)* Ex －－－－－－－－-式（2）

由上式可知，在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时，被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极，就可引入感应电势Ex，测量此电势的大小，就可求得体积流量。

据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流速成正比例，其值为：

E=B·V·D·K

式中： E－感应电势；

K－与磁场分布及轴向长度有关的系数；

B－磁感应强度；

V－导电液体平均流速；

D－电极间距；（测量管内直径）

传感器将感应电势E作为流量信号，传送到转换器，经放大，变换滤波等信号处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有4~20mA输出，报警输出及频率输出，并设有RS－485等通讯接口，并支持HART和MODBUS协议。

注：不同电磁流量计参数略有差异，使用时请务必查看说明书。

根据法拉第电磁感应定律，在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速v流动时，导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间产生感生电动势：

e=KBDv (3-36)

式中，v为管道截面上的平均流速，k为仪表常数。由此可得管道的体积流量为：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关。这就是电磁流量计的测量原理。

需要说明的是，要使式(3—37)严格成立，必须使电磁流量计测量条件满足下列假定：

①磁场是均匀分布的恒定磁场;

②被测流体的流速轴对称分布;

③被测液体是非磁性的;

④被测液体的电导率均匀且各向同性。

 

二、电磁流量计产品特点

 

1. 双向测量系统。

 

2. 传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径。

 

3. 压力损失小

 

4. 测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响

 

5. 主要应用于污水处理方面

 

三、电磁流量计结构组成

 

除了电源以外，常规的电磁流量计结构通常包括了传感器以及转换器两个部分。其中传感器将流经介质的流量转换成感应电势，接着感应电势交由转换器转换成信号（4-20MA）进行输出显示或者控制。具体结构如下：

 

壳体：铁磁材料，线圈外罩，隔离外部环境的干扰，保证电磁流量计磁场的正常工作状态；

 

导管：基础结构部分，保证介质（具备导电性）流通的管体，必须为不导磁材料如不锈钢、玻璃钢、碳钢等；

 

电极：其功能是提取与测量成比例的感应电势信号，电极通常由非磁性材料制成，并要求与衬里齐平，以免流体流动受阻。它的安装位置应在管道的垂直方向上，以防止沉积物积聚在管道上并影响测量精度。

 

磁路系统：其功能是产生均匀的DC或AC磁场，直流磁路由永磁体实现，其优点是结构相对简单，来自交流磁场的干扰较小，但容易使通过测量导管的电解液极化，从而使正极被负极包围，负极 被正离子包围。外壳是电极的极化现象，会导致两个电极的内部电阻增加，从而严重影响电表的正常运行。 当管直径大时，永磁体相应地大，笨重并且不经济。因此，电磁流量计通常使用交变磁场，并由50HZ工频电源激励产生。

 

转换器：液流产生的感应电势信号非常弱，并且受各种干扰因素的影响很大。转换器的作用是将感应电势信号放大并将其转换为统一的标准信号，并抑制主干扰信号。它的任务是将电极检测到的感应电势信号Ex放大并将其转换为统一的标准DC信号。

 

衬里：在测量管的内侧和法兰密封表面上有完整的电绝缘衬里。它直接接触待测液体，其功能是增加测量导管的耐腐蚀性，并防止感应电位因金属测量导管的壁而短路。衬里材料主要是耐腐蚀，耐高温，耐磨的聚四氟乙烯塑料，陶瓷等。