Электромагнитный расходомер: принцип действия и метрологическая характеристика

Электромагнитный расходомер – технологичный прибор, который широко применяется для учета расхода теплоносителя, измерения показателей жидких и газообразных веществ. Несомненными достоинствами подобных систем являются: реализация конструкции с применением минимального количества механических элементов, отсутствие гидродинамического сопротивления, высочайшая точность регистрации показателей.

Электромагнитный расходомер – принцип действия

Приборы данной категории оснащены проводниками, в которых, благодаря пересечению магнитного поля с силовыми линиями, вырабатывается электродвижущая сила. Образующееся в проводнике направление тока перпендикулярно направлению магнитного поля. Указанная закономерность в полной мере раскрыта в так называемом законе Фарадея, который объясняет принцип электромагнитной индукции.

При замене проводника потоком жидкости, проводящей электричество, получают принципиальную схему, согласно которой, собственно, и действует электромагнитный расходомер. Такие приборы могут оснащаться постоянными либо электрическими магнитами, что питаются от переменного тока.

В измерительной области расходомера размещается труба, изготовленная из немагнитного непроводящего материала. Часто указанная зона оснащается изоляционными вставками из инертного пластика. Применение таких элементов способствует получению максимально точных показаний в процессе измерения характеристик рабочей среды.

Сферы эксплуатации

В каких областях применяют электромагнитный расходомер? Наибольшее распространение подобные устройства получили в сфере учета энергетических и водных ресурсов. В частности, используют такие приборы при обустройстве отопительных систем.

В настоящее время электромагнитный расходомер широко применяют в биохимической, металлургической, пищевой промышленности. К использованию приборов данной категории прибегают строительные организации, рудообогатительные предприятия, медицинские учреждения.

Электромагнитный расходомер незаменим при организации систем автоматического регулирования потоков рабочих сред, где главную роль играет степень запаздывания измерения показателей. Применяют прибор при отслеживании быстро изменяющихся расходов жидких и газообразных веществ.

Метрологические погрешности

Как показывает многолетняя практика эксплуатации измерительных приборов с постоянным магнитным полем, их погрешность в среднем составляет порядка 1–2,5%. Указанный минус становится ощутимым при измерении показателей слабопульсирующих сред. В данном случае нередко возникают дополнительные погрешности, причиной которых выступает поляризация электродов, что отражается на изменении сопротивления преобразователя устройства.

Снижению процента метрологических погрешностей в расходомерах с постоянным магнитным полем способствует реализация в конструкции каломелиевых и угольных электродов либо проводников с платиновым и танталовым покрытием.

Что касается приборов с переменным магнитным полем, здесь полностью отсутствует поляризация электродов, что может привести к возникновению погрешностей в показателях. Однако в таких устройствах действуют прочие эффекты, которые искажают сигнал:

1. Трансформаторный эффект – при прохождении жидкости по проводникам, которые образуют витки, соединительная проводка и электроды образуют трансформаторную электродвижущую силу. Для компенсации указанного действия в измерительную схему расходомеров с переменным магнитным полем вводятся магниты с постоянным переключаемым током либо компенсирующие цепи.
2. Емкостный эффект – возникает по причине существенной разности потенциалов между соединительной проводкой и системой, отвечающей за образование магнитного поля. Погрешности в данном случае компенсируются за счет тщательной экранировки элементов системы.

Поверка электромагнитных расходомеров

Каким образом выполняется поверка электромагнитных расходомеров? Наиболее высокоточным методом здесь выступает статическое взвешивание (массовый способ). Для его реализации применяют образцовые весы и запорный клапан, что функционирует в режиме «старт-стоп».

В ходе работ чистая масса рабочей жидкости определяется согласно измерению веса емкости до и после ее заполнения при прохождении среды через расходомер в течение определенного временного отрезка.

Достоинствами метода поверки выступает:

• точность измерения показателей нормированного потока;
• возможность соотношения результатов с величинами, соответствующими государственным эталонам;
• возможность проведения поверки расходомера, который работает с горячими жидкостями;
• автоматизация процесса.

Типы расходомеров

Помимо электромагнитных расходомеров, существует широчайшее разнообразие прочих приборов для измерения характеристик рабочих сред, проходящих по трубопроводам. В настоящее время исходя из принципа действия выделяют следующие группы устройств:

• тепловые;
• ультразвуковые;
• вихревые;
• кориолисовские;
• механические;
• микрорасходомеры.

Далее вкратце рассмотрим особенности электромагнитных расходомеров каждого типа.

Тепловые расходомеры

Принцип функционирования основывается на локальном изменении свойств рабочей жидкости, например, температуры в потоке с последующим измерением показателей на удаленном участке от места воздействия. Указанный способ способствует вычислению средней скорости движения вещества по проводящим путям.

Подобным образом могут подвергаться изменению прочие характеристики вещества, к примеру, химический состав. Впрочем, в большинстве случаев такой подход является недопустимым, чаще всего при необходимости эксплуатации расходомеров в медицинских учреждениях.

Ультразвуковые расходомеры

Функционирование приборов данного типа построено на способности звуковых волн к распространению в подвижной среде. Благодаря определению источника возникновения ультразвука и его приемника, можно судить о скорости потока рабочей среды согласно показателям перемещения волны на определенном отрезке.

Вихревые расходомеры

В приборах данного плана главным функциональным элементом выступает шаровидная либо дискообразная мишень. Деталь фиксируется на неподвижно закрепленном эластичном тросе. При прохождении через систему поток рабочей среды воздействует на мишень, что приводит к ее смещению. Это, в свою очередь, вызывает деформацию троса, изменения на котором фиксируются специальными тензодатчиками. Полученная информация способствует формированию суждений, касательно направления и скорости потока вещества.

Кориолисовые расходомеры

Конструктивно такие приборы состоят из трубки, что подвергается воздействию вибраций, которые исходят от внешнего генератора. При отсутствии жидкости в системе, колебания вызывают одновременное ускорение всех участков трубки. По мере прохождения через нее жидкости в действие вступает так называемая кориолисовая сила, что направлена в противоположные стороны для входного и выходного потока вещества. Это приводит к смещению фазы вибрации проводящей трубки и дает возможность фиксировать необходимые показатели.

Микрорасходомеры

К данной категории измерительных устройств относятся расходомеры, которые отличаются миниатюрным исполнением. Габариты того или иного прибора обусловлены сферой его применения. Такие устройства удовлетворяют потребности медицинских учреждений и предприятий по производству химической продукции.

Согласно принципу действия, каждое миниатюрное приспособление представляет собой обычный расходомер - счетчик электромагнитный. Однако благодаря возможности эксплуатации в стесненных условиях стоимость подобных приборов на порядок выше.

Механические расходомеры

В указанную группу входят устройства, конструктивно лишенные электронных элементов. Скорость потока здесь измеряется благодаря воздействию среды на механические турбины.

Несмотря на доступную стоимость таких расходомеров, их точность оставляет желать лучшего. Другим недостатком выступает применение подвижных частей, что могут стать препятствием на пути движения газообразных либо жидких веществ. Впрочем, несмотря на указанный минус, механические расходомеры находят широчайшее применение в бытовых условиях при необходимости учета расхода воды.

Электромагнитные расходомеры – распространенные модели

Давайте рассмотрим востребованные электромагнитные расходомеры, которые пользуются наибольшим спросом на отечественном рынке.

Расходомер электромагнитный «ПРЭМ» предназначен для измерения объема и расхода электропроводных жидких веществ. Показания выводятся на внешние, удобные для регистрации пользователем устройства. Такие приборы подходят для эксплуатации в условиях крупных промышленных комплексов, применяются для обслуживания объектов жилищно-коммунального хозяйства (в составе систем учета расхода воды и тепловой энергии).

Расходомер электромагнитный Promag подходит для регистрации показателей рабочих сред с высокой температурой. Представляет собой сложное функциональное электронное устройство. Используется преимущественно в составе модульных конструкций при реализации высокотехнологичных процессов в промышленных сферах.

«Питерфлоу» – электромагнитный расходомер, предназначенный для учета объема и объемного расхода жидкостей, перемещаемых по трубопроводу. Устройства данной марки востребованы в сфере теплоэнергетики, жилищно-коммунального хозяйства, в промышленности. Отличительными особенностями таких измерительных приборов выступает: размещение электронной оснастки в отдельном, хорошо защищенном корпусе, наличие защиты против несанкционированного доступа, реализация удобных графических дисплеев с подсветкой.

Электромагнитный расходомер «ЭРСВ ВЗЛЕТ» в настоящее время выступает наиболее распространенным прибором учета на объектах жилищно-коммунального хозяйства. Применим для регистрации объемного расхода как холодной, так и горячей воды.

Расходомер электромагнитный «ВЗЛЕТ» отличается отсутствием потерь давления на измеряемых участках трубопровода, не нуждается в установке дополнительных фильтров. Информация о показателях может выводиться на частотный, импульсный либо логический выход, в зависимости от потребностей пользователя. Расходомер «ВЗЛЕТ ЭР» электромагнитный обладает функцией контроля над опустошением трубопровода. Единственным сравнительным недостатком таких систем выступает необходимость монтажа на прямолинейных участках.

В заключение

Как видно, электромагнитный расходомер выступает чрезвычайно точным, функциональным измерительным устройством. Первичные преобразователи таких устройств не содержат выступающих внутрь трубопровода элементов, фактурных частей и сужений профиля. Указанные особенности обеспечивают минимальные погрешности в показаниях. Помимо прочего, электромагнитные устройства позволяют производить очистку и обслуживание трубопроводов без демонтажа элементов системы.