在測(cè)流儀表行業(yè),電磁流量計(jì)具有精度高、穩(wěn)定性好、量程比寬、無(wú)壓損等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。然而,由于煤礦安全性的特 殊要求,目前可用于煤礦井下的電磁流量計(jì)在國(guó)內(nèi)尚屬空白。
2.電磁流量計(jì)工作原理
電磁流量計(jì)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律工作,測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻流部件,用于測(cè)量單相或多相導(dǎo)電流體流量。當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),將在流體兩側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),其大小與流速成正比,據(jù)此可測(cè)流量值,如圖1所示。
圖1 電磁流量計(jì)測(cè)流原理
據(jù)電磁感應(yīng)定律:導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中切割磁力線時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為:U=BDV:
B—磁場(chǎng)密度(T)
D—管徑(m)
V—流速(m/s)
流體流量為:
Q=3600×V×Sm3/h
式中:
S—管道截面積(m2)
則:
Q=3600×U×S/(BD)m3/h
其中B、D、S為常量,流量與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U成正比關(guān)系,因此,測(cè)得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U,即可得到流體流量。
由此可見(jiàn),電磁流量計(jì)正常運(yùn)行需要有穩(wěn)定的磁場(chǎng),而磁場(chǎng)正是靠傳感器線圈內(nèi)的 勵(lì)磁電流來(lái)產(chǎn)生的。勵(lì)磁線圈如圖2所示。
圖2 勵(lì)磁線圈
一對(duì)線圈對(duì)稱安裝在傳感器正對(duì)的兩側(cè),以產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng),傳感器剖面圖如圖3所示。
圖3 傳感器剖面圖
3.礦用儀表的安全性要求
對(duì)于礦用電氣產(chǎn)品,其防爆安全性至關(guān)重要。目前,我國(guó)防爆電氣產(chǎn)品的類型主要以隔爆型和本質(zhì)安全型為主;并且只有本安設(shè)備能夠用在0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。礦用本質(zhì)安全型產(chǎn)品要做本質(zhì)安全性能檢驗(yàn),其中本安火花試驗(yàn)是最重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。
當(dāng)電路發(fā)生通斷時(shí),會(huì)以火花形式釋放能量。能量大于某一臨界值時(shí),便會(huì)點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物,從而引發(fā)爆炸。本安設(shè)計(jì)就是要控制電路產(chǎn)生的 電火花能量,從而實(shí)現(xiàn)電路的本質(zhì)安全。本質(zhì)安全電路要求在正常工作和故障狀態(tài)下都必須是安全的,所產(chǎn)生的電火花均不足以點(diǎn)燃周圍環(huán)境中的爆炸性混合氣體。
4.電磁流量計(jì)本安勵(lì)磁電路
電磁流量計(jì)傳感器勵(lì)磁電流是產(chǎn)生電火花的危險(xiǎn)源,電磁流量計(jì)要用于井下,首先得勵(lì)磁電路達(dá)到本質(zhì)安全要求。
電磁流量計(jì)傳感器電氣部分由2個(gè)線圈組成,如圖4。
圖4 電磁流量計(jì)傳感器電氣部分