消防泵電機設(shè)計存在的七大問題，電磁流量計的工作原理

2020/12/22

18964122823

索取優(yōu)惠報價

    “若不能度量，則無法管理。”這是工業(yè)領(lǐng)域的一句口頭禪，尤 其適合于流量測量。簡單說來，對流量監(jiān)測的需求越來越多， 常常還要求更高速度和精度的監(jiān)測。有幾個領(lǐng)域中，工業(yè)流量 測量很重要，比如生活廢棄物。隨著人們越來越關(guān)注環(huán)境保護， 為使我們的世界更干凈衛(wèi)生、污染更少，廢棄物的處置和監(jiān)測 就變得非常重要。人類消耗著大量的水，隨著全球人口增長， 用水量會越來越大。流量計至關(guān)重要，既能監(jiān)測生活廢水，也 是污水處理廠過程控制系統(tǒng)不可或缺的一部分。

電磁流量計的工作原理

流量計還被用于許多工業(yè)控制過程，包括化學(xué)/制藥、食品飲 料、紙漿造紙等。此類應(yīng)用常常需要在有大量固體存在的情況 下測量流量 — 大部分流量技術(shù)不能輕松勝任這一要求。

輸送計量領(lǐng)域處理兩方之間的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移和支付，需要高端流量 計。實例之一是通過大型管道系統(tǒng)輸送油品。在這種應(yīng)用中， 流量測量精度隨時間的變化即便很微小，也可能導(dǎo)致某一方損 失或獲得重大利益。

電磁感應(yīng)技術(shù)非常適合液體流量測量

對于液體流量測量，電磁流量計技術(shù)有多種優(yōu)勢。它的傳感器 一般是連接到管道中，其直徑與管道直徑一致，因而測量時不 會干擾或限制介質(zhì)的流動。由于傳感器不是直接浸沒在液體 中，沒有活動部件，因此不存在磨損問題。

電磁方法測量的是體積流量，這意味著測量對流體密度、溫度、 壓力和粘度等參數(shù)的變化不敏感。一旦用水標(biāo)定電磁流量計， 就可以使用它來測量其他類型的導(dǎo)電流體，無需進一步標(biāo)定。 這是其他類型流量計所不具備的一個重要優(yōu)勢。

電磁流量計特別適合測量固液兩相介質(zhì)，例如泥漿等帶懸浮泥 土、固體顆粒、纖維或粘稠物的高導(dǎo)電率介質(zhì)。它可用于測量 污水、泥漿、礦漿、紙漿、化學(xué)纖維漿及其他介質(zhì)。這使得它 特別適合食品、制藥等行業(yè)，利用它可測量玉米糖漿、果汁、 酒類、藥物、血漿及其他許多特殊介質(zhì)。

電磁流量計的工作原理

電磁流量計的工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律。根據(jù)法拉第 定律，當(dāng)導(dǎo)電流體流經(jīng)傳感器的磁場時，一對電極之間就會產(chǎn) 生與體積流量成正比的電動勢，其方向與流向和磁場垂直。電 動勢幅度可表示為：

其中，E 為感生電勢，k 為常數(shù)，B 為磁通密度，D 為測量管的內(nèi)徑，v 為測量管內(nèi)的流體在電極截面軸向上的平均速度。

由于研究基礎(chǔ)薄弱，我國高速電機產(chǎn)業(yè)化水平較低，與國外相比尚有較大差距，特別是兆瓦級以上的大功率高速電機和超高速高速電機應(yīng)用很少，在設(shè)計和分析方面存在很多問題。

高速電機一般是指轉(zhuǎn)速超過超過一萬r/min或難度值超過十萬的電機，目前實現(xiàn)高速化的主要有感應(yīng)電機、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機、開關(guān)磁阻電機以及少數(shù)外轉(zhuǎn)子永磁電機和爪極電機等。

高轉(zhuǎn)速電機設(shè)計存在的七大問題

高速電機的特點是體積小、功率密度大，可與高速負載直接相連，省去了傳統(tǒng)的機械增速裝置，能減少系統(tǒng)噪音，并提高系統(tǒng)傳動效率。高速電機可應(yīng)用范圍廣闊，包括高速磨床、燃料電池、儲能飛輪、國際電工等領(lǐng)域，市場前景良好。

國外對于高速電機的研究已具備相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，產(chǎn)業(yè)化水平較高。我國由于起步較晚，研制多集中于中小功率和較低轉(zhuǎn)速范圍，高速電機的產(chǎn)業(yè)化水平偏低，與國外相比存在一定差距。

不過，無論是國內(nèi)國外，高速電機仍存在設(shè)計與分析方面亟需解決的問題。具體來說，高速電機在設(shè)計與分析方面主要存在以下幾個問題。

第一，基于電磁場、應(yīng)力場、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、流體場與溫度場等多物理場耦合方法來分析高速電機的技術(shù)尚不成熟;

第二，高速軸承面臨問題較大，如滾球軸承無法承受過高轉(zhuǎn)速，空氣軸承承載負載能力有限，磁懸浮軸承控制復(fù)雜且價格昂貴。

第三，大功率高速電機的轉(zhuǎn)子動力學(xué)設(shè)計技術(shù)尚未完善，變換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、實時監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)比較薄弱;

第四，大功率率高速永磁電機冷卻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多采用風(fēng)冷和水冷相結(jié)合，冷卻效果有限;

第五，高速永磁電機向超高速和大功率方向的發(fā)展，受到永磁體抗拉強度低、耐溫能力差等制約;

第六，面貼式永磁電機的合金保護套存在較大的渦流損耗，碳纖維保護套的導(dǎo)熱系數(shù)較差，不利于其轉(zhuǎn)子散熱;

第七，常規(guī)疊片轉(zhuǎn)子不能承受較大的離心力，實心轉(zhuǎn)子存在較大的渦流損耗。

所以，未來高速電機的發(fā)展和研究將基于上述關(guān)鍵問題，如基于多物理場和多學(xué)科的耦合設(shè)計，開發(fā)高強度與高耐溫能力的永磁材料，研究高強度轉(zhuǎn)子疊片材料和結(jié)構(gòu)，研制高速電機控制系統(tǒng)等。