電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測(cè)量管道中導(dǎo)電介質(zhì)的流量，在工業(yè)檢測(cè)中占有十分重要的地位，在城市用水、工業(yè)廢水、漿液測(cè)量及食品等多方面得到廣泛應(yīng)用。但是高精度的電磁流量計(jì)價(jià)格昂貴，特別是大管徑(DN250以上)的，不僅加工困難，而且給運(yùn)輸、安裝、維修帶來很多不便。因此在大管徑管道的流量測(cè)量方面用插入式電磁流量計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管道式電磁流量計(jì)是很有必要的。

　　插入式電磁流量計(jì)

　　一、插入式電磁流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)

　　插入式電磁流量計(jì)的工作原理是同樣是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。按照該定律，當(dāng)導(dǎo)電流體流過電磁流量計(jì)磁場(chǎng)時(shí)，在與流速和磁場(chǎng)兩者相垂直的方向就會(huì)產(chǎn)生與平均流速成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由電磁流量計(jì)傳感器探頭上的一對(duì)電極檢測(cè)到，其值為：

　　E=KBDV(1)，式中：E 為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位V;B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位T;D 為指兩電極之間的距離，單位m;V 為平均流速，m/s;K 為與磁場(chǎng)分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E 不受流體的溫度、壓力、密度、電導(dǎo)率(高于某閾值)變化的影響，具有很大的優(yōu)越性。相對(duì)管道式電磁流量計(jì)來說，插入式電磁流量計(jì)有如下特點(diǎn)：

　　傳感器(探頭)直接插入被測(cè)管道，具有體積小、安裝方便、投資少等優(yōu)點(diǎn)。

　　傳感器插入深度僅為管道直徑的10% ~12.5%，無壓損，特別適用于大口徑管道中的流量測(cè)量，有優(yōu)越的性能價(jià)格比。

　　精度較低，一般為±1% ~2%。但是采取一定的措施后，完全有可能提高精度，從而降低成本，替代管道式。

　　帶球閥結(jié)構(gòu)的插入式電磁流量計(jì)，可以在不停機(jī)情況下進(jìn)行拆卸，因此維修時(shí)十分方便。

　　二、插入式電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)在某些插入式電磁流量計(jì)，雖然也是將線圈和電極都納入一個(gè)探頭中，但是探頭體積較大，以至于兩個(gè)探頭就可產(chǎn)生布滿整個(gè)管道的磁場(chǎng)，(一般插入式電磁流量計(jì)往往只在電極周圍產(chǎn)生一個(gè)局部磁場(chǎng))。因此對(duì)于特大管徑的電磁流量計(jì)來說，此種插入式和傳統(tǒng)的管道式在成本和加工難易程度方面都改善不了多少，實(shí)際上這種插入式結(jié)構(gòu)不適合特大口徑的電磁流量計(jì)。因此我們將設(shè)計(jì)定位在一般性的(探頭體積較小)、能夠應(yīng)用于特大口徑的插入式結(jié)構(gòu)。

　　與管道式電磁流量計(jì)相比，插入式所產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈要小得多，插入式的難點(diǎn)之一在于探頭內(nèi)部的線圈怎樣才能在電極周圍產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。

　　為達(dá)此目的，采取了以下措施：(1)將線圈設(shè)計(jì)成扁平型，使得線圈形狀與工作區(qū)形狀達(dá)到最大程度的吻合，同時(shí)可以減少探頭的用材和重量。(2)線圈內(nèi)放置鐵芯，線圈外圍和頂上(非電極工作面一端)加上磁軛(緊貼線圈)來增強(qiáng)磁場(chǎng)。(3)在保證強(qiáng)度的情況下，探頭殼體的壁面盡量做薄，使得電線極工作面盡可能地和線圈接近。

　　用簡化的圓柱型模來替代設(shè)計(jì)的扁平型進(jìn)行磁場(chǎng)仿真，在兩電極連線上的磁場(chǎng)不管是強(qiáng)度還是均勻度都比一般的螺線管要好很多。而實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明扁平型結(jié)構(gòu)電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)大約為圓柱型的2倍，而且在工作區(qū)域也有一定的均勻度。

　　插入式電磁流量計(jì)的難點(diǎn)之二在于插入式的探頭對(duì)管道中的流場(chǎng)有一定的影響，探頭背部可能會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，從而影響測(cè)量的重復(fù)性。