电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。当导电金属杆以定速度做垂直于磁力线方向的运动,即会产生感应电压。
在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时,则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬橡胶,特氟隆等实现与流体和测量电极的电磁隔离。
假设电磁感应线圈产生磁场强度B为恒定,产生的感应电压Ue正比于流体速度v,管道截面积A为已知,则体积流量Qv则可通过如下公式计算:
电磁流量计由流量传感器和变送器两大部分组成。传感器测量管上下装有励磁线圈,通励磁电流后产生磁场穿过测量管,对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到变送器。励磁电流则由变送器提供。按变送器与传感器组装方式分类,有分离型和体型两种。在污水处理工艺中大口径流量计多为分体式,部分安装在地下,另部分在地上。小口径以体式为多。
市场上电磁流量计的功能差别也很大,简单的就只是测量单向流量,只输出模拟信号带动后位仪表;多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和用芯片ASIC,以连接HART协议系统、PROFTBUS、MODBUS,FF现场总线等。
电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽,E+H公司提供W、P、H三种类型的传感器,分别应用于水和污水行业W型,化工、食品行业P型,食品、制药行业H型,口径范围从2毫米到2米。变送器可提供10、50、23、53多种选择,10针对于水行业开发的经济型,50为普通型,53为增强型,23为两线制。精度可有0.5%,0.2%两种选择。可测正反双向流量,也可测脉动流量。
使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的,不能低于阈值即下限值。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用,超过阈值即使变化也可以测量,示值误差变化不大,通用型电磁流量计的阈值在10-4~5×10-6S/cm之间,视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容,制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。
工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm之间,使用不存在问题,低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。电磁流量计不能测量电导率很低的液体,如石油制品和有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低,认为不能使用,然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例,这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液,资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的,实际使用的水溶液可能用工业用水配比,电导率将比查得的要高,也有利于流量测量。