47. Электтюмагнитные расходомеры с постоянным магнитным полем. Принцип действия, достоинства и недостатки приборов.

П ринцип действия электромагнит­ных расходомеров основан на законе электромагнитной индукции, в соответ­ствии с которым в электропроводной жидкости, пересекающей магнитное по­ле, индуктируется ЭДС, пропорцио­нальная скорости движения жидкости. Серийные электромагнитные расходо­меры предназначены для измерения расхода жидкостей с электропроводно­стью не менее Ю^-3 См/м (соответст­вует электропроводности водопровод­ной воды). Имеются специальные рас­ходомеры, позволяющие измерять рас­ход жидкостей с электропроводностью до Ю-⁵ См/м.

На рис. 13.5, а показана принципи­альная схема электромагнитного рас­ходомера. Корпус 1 преобразователя, изготовленный из немагнитного мате­риала и покрытый изнутри электри­ческой изоляцией 2 (резиной, эмалью, фторопластом и т.д.), расположен между полюсами магнита (на рис. 13.5, а изображен постоянный магнит). Через стенку трубы изолированно от нее по диаметру введены электроды 5» находящиеся в электрическом контак­те с жидкостью. Силовые линии маг­нитного поля направлены перпендику­лярно плоскости, проходящей через ось трубы и линию электродов.

В соответствии с законом электро­магнитной индукции при осесимметричном профиле скоростей в жидкости между электродами будет наводиться ЭДС Е = BDv,

где В — индукция магнитного поля; v — средняя скорость жидкости; D — длина жидкостного проводника, рав­ная диаметру трубы. Учитывая, что Q₀ = πD²/4, получаем

Е = 4BQ₀/(πD).

Отсюда следует, что ЭДС Е прямо про­порциональна измеряемому объемно­му расходу. Измерение наведенной ЭДС осуществляется измерительным прибором ИП, к которому предъявля­ются жесткие требования по значению его входного сопротивления Z_a.

Применение постоянных магнитов в расходомерах позволяет облегчить борьбу с помехами от внешних элек­тромагнитных полей, увеличить быст­родействие прибора. Основным недо­статком их использования является поляризация электродов: концентра­ция у положительного электрода отри­цательных ионов, а у отрицательного положительных. Вследствие этого на границах электродов создаются ЭДС, которые в сумме образуют ЭДС поля­ризации, направленную против основ­ной измеряемой ЭДС, что изменяет градуировочную характеристику при­бора и делает невозможной его ста­бильную работу. Поэтому электромаг­нитные расходомеры с постоянным магнитным полем не применяются для жидкостей с ионной проводимостью. Широкое распространение они получи­ли для измерения расхода расплавлен­ных металлов, в которых отсутствует явление поляризации. Типичная об­ласть применения таких расходоме­ров — ядерные энергетические уста­новки с жидкометаллическим теплоно­сителем.

В этих установках обычно использу­ются малогабаритные электромагнит­ные преобразователи, являющиеся по существу измерителями локальной ско­рости жидкого металла. При извест­ном профиле потока по выходному сиг­налу такого преобразователя может быть вычислен расход. В качестве при­мера на рис. 13.5, б представлена схе­ма электромагнитного преобразовате­ля скорости с цилиндрическим магни­том. Основными элементами его явля­ются обтекаемый корпус 1, магнит 2 в форме цилиндра и электроды 3. В простейшем случае электроды при­вариваются к внутренней поверхности корпуса в диаметрально противопо­ложных точках и выводятся за корпус с помощью кабеля 4. При обтекании преобразователя жидким металлом между электродами появляется раз­ность потенциалов, пропорциональная скорости металла.