Схема электромагнитного расходомера

Схема электромагнитного расходомера включает участок трубопровода из немагнитного материала, помещенный между полюсами электромагнита, и два измерительных электрода, установленных заподлицо со стенками перпендикулярно магнитному полю. При протекании электропроводящей жидкости через магнитную область в ней наводится электродвижущая сила, пропорциональная скорости потока. Данная конструкция позволяет точно измерить объемный расход жидкости без создания механического сопротивления потоку внутри трубы.

$E = B \cdot d \cdot v$

Разбор по случаям

Примеры

Расчет ЭДС индукции. В трубопроводе диаметром $d = 0{,}1\text{ м}$ течет вода со скоростью $v = 2\text{ м/с}$. Внешняя схема электромагнитного расходомера создает магнитное поле с индукцией $B = 0{,}05\text{ Тл}$. Найдем наводимую электродвижущую силу $E$. Используем формулу законов индукции: $E = B \cdot d \cdot v$.

Подставим значения: $E = 0{,}05 \cdot 0{,}1 \cdot 2 = 0{,}01\text{ В} = 10\text{ мВ}$.

Напряжение на электродах составляет $10\text{ мВ}$.

Определение объемного расхода. Электромагнитный расходомер установлен на трубе диаметром $d = 0{,}2\text{ м}$. При индукции $B = 0{,}1\text{ Тл}$ разность потенциалов на электродах равна $E = 0{,}04\text{ В}$. Найдем объемный расход $Q$.

Сначала определим скорость потока: $v = \frac{E}{B \cdot d} = \frac{0{,}04}{0{,}1 \cdot 0{,}2} = 2\text{ м/с}$.

Площадь сечения трубы $S = \frac{\pi \cdot d^2}{4} = 3{,}14 \cdot 0{,}01 = 0{,}0314\text{ м}^2$.

Объемный расход равен $Q = S \cdot v = 0{,}0314 \cdot 2 = 0{,}0628\text{ м}^3/\text{с}$.

Расчет магнитной индукции. В первичной измерительной схеме электромагнитного расходомера внутренний диаметр трубопровода составляет $d = 0.1 \text{ m}$.

При постоянной средней скорости прохождения электропроводящей среды $v = 3 \text{ m/s}$ на двух диаметрально расположенных электродах индуцируется ЭДС $e = 1.2 \times 10^{-3} \text{ V}$.

Требуемая величина индукции однородного магнитного поля рассчитывается из базового соотношения $B = \frac{e}{d \cdot v}$.

Прямая подстановка численных значений дает $B = \frac{1.2 \times 10^{-3}}{0.1 \cdot 3} = 4 \times 10^{-3} \text{ T}$.

В результате необходимая индукция управляющего поля в измерительном канале расходомера равна $4 \text{ mT}$.

Частые ошибки

• Ошибочное применение прибора для измерения расхода диэлектрических жидкостей, таких как бензин или масло.
• Неучет внутреннего диаметра трубы при расчете скорости движения жидкости по величине ЭДС.
• Установка электродов параллельно векторным линиям магнитной индукции вместо перпендикулярного расположения.

Коротко

Такая схема обеспечивает высокую точность измерений благодаря прямо пропорциональной связи между ЭДС и скоростью проводящей среды. Такое измерительное устройство не оказывает гидравлического сопротивления и широко применяется в промышленной автоматике.