Електромагнітний витратомір: принцип дії та метрологічна характеристика

Електромагнітний витратомір – технологічний прилад, який широко застосовується для обліку витрат теплоносія, вимірювання показників рідких і газоподібних речовин. Безперечними перевагами таких систем є: реалізація конструкції із застосуванням мінімальної кількості механічних елементів, відсутність гідродинамічного опору, найвища точність реєстрації показників.

Електромагнітний витратомір – принцип дії

Прилади даної категорії оснащені провідниками, в яких, завдяки перетину магнітного поля з силовими лініями, виробляється електрорушійна сила. Утворюється в провіднику напрямок струму перпендикулярно до напрямку магнітного поля. Зазначена закономірність повною мірою розкрита в так званому законі Фарадея, який пояснює принцип електромагнітної індукції.


При заміні провідника потоком рідини, що проводить електрику, отримують принципову схему, згідно з якою, власне, і діє електромагнітний витратомір. Такі прилади можуть оснащуватися постійними або електричними магнітами, що живляться від змінного струму. У вимірювальній області витратоміра розміщується труба, виготовлена з немагнітного непровідного матеріалу. Часто зазначена зона оснащується ізоляційними вставками з інертного пластику. Застосування таких елементів сприяє отриманню максимально точних показань у процесі вимірювання характеристик робочого середовища.

Сфери експлуатації

В яких областях застосовують електромагнітний витратомір? Найбільшого поширення такі пристрої отримали в сфері обліку енергетичних і водних ресурсів. Зокрема, використовують такі прилади при облаштуванні опалювальних систем.


В даний час електромагнітний витратомір широко застосовують в біохімічній, металургійної, харчової промисловості. До використання приладів даної категорії вдаються будівельні організації, рудообогатительные підприємства, медичні установи. Електромагнітний витратомір незамінний при організації систем автоматичного регулювання потоків робочих середовищ, де головну роль відіграє ступінь запізнювання вимірювання показників. Застосовують прилад при відстеженні швидко змінних витрат рідких і газоподібних речовин.

Метрологічні похибки

Як показує багаторічна практика експлуатації вимірювальних приладів з постійним магнітним полем, їх похибка в середньому складає близько 1-25%. Зазначений мінус стає відчутним при вимірюванні показників слабопульсирующих середовищ. В даному випадку нерідко виникають додаткові похибки, причиною яких виступає поляризація електродів, що відбивається на зміні опору перетворювача пристрою. Зниження відсотка метрологічних похибок у витратомірах з постійним магнітним полем сприяє реалізація в конструкції каломелиевых і вугільних електродів або провідників з платиновим і танталовим покриттям. Що стосується приладів із змінним магнітним полем, тут повністю відсутня поляризація електродів, що може призвести до виникнення помилок у показниках. Проте в таких пристроях діють інші ефекти, які спотворюють сигнал:

Трансформаторний ефект – при проходженні рідини по провідникам, які утворюють витки, сполучна проводка і електроди утворюють трансформаторну електрорушійну силу. Для компенсації зазначеного дії у вимірювальну схему витратомірів з перемінним магнітним полем вводяться магніти з постійним перемиканим струмом або компенсуючі ланцюга.

Ємнісний ефект – виникає внаслідок суттєвої різниці потенціалів між сполучної проводкою і системою, що відповідає за освіту магнітного поля. Похибки в даному випадку компенсуються за рахунок ретельної екранування елементів системи.

Повірка електромагнітних витратомірів

Яким чином виконується повірка електромагнітних витратомірів? Найбільш високоточним методом тут виступає статичне зважування (масовий спосіб). Для його реалізації застосовують зразкові ваги і запірний клапан, що функціонує в режимі «старт-стоп». В ході робіт чиста маса робочої рідини визначається згідно вимірювання ваги ємності до і після її заповнення при проходженні середовища через витратомір протягом певного часового відрізка. Достоїнствами методу повірки виступає:

точність вимірювання показників нормованого потоку;

можливість співвідношення результатів з величинами, відповідними державним еталонам;

можливість проведення повірки витратоміра, який працює з гарячими рідинами;

автоматизація процесу.

Типи витратомірів

Крім електромагнітних витратомірів, існує широке розмаїття інших приладів для виміру характеристик робочих середовищ, що проходять по трубопроводах. В даний час виходячи з принципу дії виділяють такі групи пристроїв:

теплові;

ультразвукові;

вихрові;

кориолисовские;

механічні;

микрорасходомеры.

Далі коротко розглянемо особливості електромагнітних витратомірів кожного типу.

Теплові витратоміри

Принцип функціонування ґрунтується на локальному зміну властивостей робочої рідини, наприклад, температури в потоці з подальшим вимірюванням показників на віддаленому ділянці від місця впливу. Зазначений спосіб сприяє обчисленню середньої швидкості руху речовини по проводять шляхах.
Подібним чином можуть піддаватися зміні інші характеристики речовини, наприклад, хімічний склад. Втім, у більшості випадків такий підхід є неприпустимим, найчастіше при необхідності експлуатації витратомірів в медичних установах.

Ультразвукові витратоміри

Функціонування приладів даного типу побудовано на здатності до поширення звукових хвиль в рухомому середовищі. Завдяки визначенню джерела виникнення ультразвуку та його приймача, можна судити про швидкість потоку робочого середовища згідно з показниками переміщення хвилі на певному відрізку.

Вихрові витратоміри

У приладах даного плану головним функціональним елементом виступає куляста або дископодібна мішень. Деталь фіксується на закріпленій нерухомо еластичному тросі. При проходженні через систему потік робочого середовища впливає на мішень, що приводить до її зсуву. Це, в свою чергу, викликає деформацію троса, зміни на якому фіксуються спеціальними тензодатчиками. Отримана інформація сприяє формуванню суджень, стосовно напрямку і швидкості потоку речовини.

Кориолисовые витратоміри

Конструктивно такі прилади складаються з трубки, що піддається впливу вібрацій, які виходять від зовнішнього генератора. При відсутності рідини в системі, коливання викликають одночасне прискорення всіх ділянок трубки. У міру проходження через неї рідини в дію вступає так звана кориолисовая сила, що спрямована в протилежні сторони для вхідного і вихідного потоку речовини. Це призводить до зсуву фази вібрації проводить трубки і дає можливість фіксувати необхідні показники.

Микрорасходомеры

До даної категорії вимірювальних пристроїв відносяться витратоміри, які відрізняються мініатюрним виконанням. Габарити того чи іншого приладу обумовлені сферою його застосування. Такі пристрої задовольняють потреби медичних установ і підприємств по виробництву хімічної продукції. Згідно з принципом дії, кожне мініатюрне пристосування являє собою звичайний витратомір - лічильник електромагнітний. Однак завдяки можливості експлуатації в обмежених умовах вартість подібних приладів на порядок вище.

Механічні витратоміри

У зазначену групу входять пристрої, конструктивно позбавлені електронних елементів. Швидкість потоку тут вимірюється завдяки впливу середовища на механічні турбіни. Незважаючи на доступну вартість таких витратомірів, їх точність залишає бажати кращого. Іншим недоліком виступає застосування рухливих частин, що можуть стати перешкодою на шляху руху газоподібних або рідких речовин. Втім, незважаючи на зазначений мінус, механічні витратоміри знаходять найширше застосування в побутових умовах при необхідності обліку витрати води.

Електромагнітні витратоміри – поширені моделі

Давайте розглянемо затребувані електромагнітні витратоміри, які користуються найбільшим попитом на вітчизняному ринку. Електромагнітний витратомір «ПРЭМ» призначений для вимірювання об'єму і витрати електропровідних рідких речовин. Показання виводяться на зовнішні, зручні для реєстрації користувачем пристрою. Такі прилади підходять для експлуатації в умовах великих промислових комплексів, що застосовуються для обслуговування об'єктів житлово-комунального господарства (в складі систем обліку витрати води і теплової енергії). Електромагнітний витратомір Promag підходить для реєстрації показників робочих середовищ з високою температурою. Являє собою складне функціональне електронний пристрій. Використовується переважно у складі модульних конструкцій при реалізації високотехнологічних процесів у промислових сферах. «Питерфлоу» – електромагнітний витратомір, призначений для обліку об'єму і об'ємної витрати рідини, що переміщуються по трубопроводу. Пристрої даної марки затребувані у сфері теплоенергетики, житлово-комунального господарства, в промисловості. Відмінними рисами таких вимірювальних приладів виступає: розміщення електронної оснастки в окремому, добре захищеному корпусі, наявність захисту проти несанкціонованого доступу, реалізація зручних графічних дисплеїв з підсвічуванням. Електромагнітний витратомір «ЭРСВ ЗЛІТ» в даний час виступає найбільш поширеним приладом обліку на об'єктах житлово-комунального господарства. Застосовується для реєстрації об'ємної витрати як холодної, так і гарячої води. Електромагнітний витратомір «ЗЛІТ» відрізняється відсутністю втрат тиску на контрольних ділянках трубопроводу, не потребує встановлення додаткових фільтрів. Інформація про показники може виводитися на частотний, імпульсний логічний вихід, в залежності від потреб користувача. Витратомір «ЗЛІТ ЕР» електромагнітний володіє функцією контролю над спустошенням трубопроводу. Єдиним порівняльним недоліком таких систем є необхідність монтажу на прямолінійних ділянках.

На закінчення

Як видно, електромагнітний витратомір виступає надзвичайно точним, функціональним вимірювальним пристроєм. Первинні перетворювачі таких пристроїв не містять виступаючих всередину трубопроводу елементів, фактурних частин і звужень профілю. Зазначені особливості забезпечують мінімальні похибки у свідченнях. Крім іншого, електромагнітні пристрої дозволяють проводити очищення і обслуговування трубопроводів без демонтажу елементів системи.