一种多功能电磁流量计及测量方法与流程

技术领域：

本发明涉及流体测量领域，具体涉及一种多功能电磁流量计及测量方法。

背景技术：
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流量是给排水和水处理等相关行业常用的过程控制和计量的重要参数和生产指标，它直接天系到水处理的进程与质量。电磁流量计由于不存在机械转动和磨损，不会产生压力损失，并因其精度高、线性好、运行稳定等优点，在给排水、污水处理、引水工程等项目中得到广泛的应用，用以进行内部计量、过程控制和对外贸易结算。

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律而制成的一种仪表，当一个导体在磁场场内运动时，在与磁场方向、运动方向相互垂直方向的导体两端，会产生感应电动势，电动势的大小与导体运动速度和磁场的磁感应强度大小成正比。电磁流量计用于测量封闭管道中导电液体和浆液的体积流量。电磁流量计有各种输出信号供用户选择，应用于化工、电力、矿冶、给排水、造纸、医药、食品、环保等工业部门。电磁流量计主要特点为测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化影响；测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低，对浆液测量有独特的适应性、可输出与流速成正比例的线性模拟信号或频率信号，测量范围宽；采用低频方波励磁，功耗小，零点稳定等特点。

电磁流量计在对流体测量时，须通过传感器、转换器参数等进行计算，但是标定的参数与实际参数可能会存在误差，这就会影响测量的准确性。

有鉴于此，提出本发明。

技术实现要素：
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本发明提供一种多功能电磁流量计，无需拆卸就可以对传感器或传感器的参数进行测量。

保护一种多功能电磁流量计，包括传感器、转换器和与所述传感器连接的测量导管，所述多功能电磁流量计还包括接线盒，所述接线盒包括开关部和接线部，所述转换器分别与所述开关部和接线部电连接，所述传感器分别与与所述开关部和接线部电连接，所述开关部和接线部在电路中并联。

采用上述方案，所述接线部和开关部设置于所述接线盒内，所述接线盒的设置可以在测量流体流量的同时，还可以对励磁电阻、电极电阻等参数进行测量，从而提升测量的准确性，方便实用。

进一步地，所述转换器设置有与所述转换器和接线盒电连接的转换器励磁线、转换器电极线、转换器地线；所述传感器设置有与所述传感器和所述接线盒电连接的传感器励磁线、传感器电极线、传感器地线。

采用上述方案，励磁线可以在对流体测量时产生磁场，电极线可以对产生的电势信号进行传输，地线接地可以避免流体在管道中冲刷产生的电势，同时让测量电势的零和介质的零相同，涡街流量计避免差生误差。

具体地，所述传感器励磁线包括第一励磁线和第二励磁线，所述传感器电极线包括第一电极线和第二电极线，所述转换器励磁线包括第三励磁线和第四励磁线，所述转换器电极线包括第三电极线和第四电极线。

采用上述方案，所述传感器的设置在对流体进行测量时更加精简。

具体地，所述开关部包括两端与所述第一励磁线和所述第三励磁线电连接的第一开关、两端与所述第二励磁线和所述第四励磁线电连接的第二开关、两端与所述第一电极线和所述第三电极线电连接的第三开关、两端与所述第二电极线和所述第四电极线电连接的第四开关、两端与所述传感器地线和所述转换器地线连接的第五开关。

采用上述方案，通过配合部分开关闭合，可以实现对所述传感器或所述转换器不同参数的测量。

优选地，所述接线部包括第二接线部和第三接线部，所述第二接线部与所述第二励磁线电连接，所述第三接线部与所述第一励磁线电连接。

采用上述方案，当所述开关全部断开时，将万用表的欧姆档笔线连接到所述第二接线部和所述第三接线部上时，可以对所述传感器励磁线电阻进行测量。

优选地，所述接线部还包括与所述传感器地线连接的传感器地线接线部。

采用上述方案，可以对励磁线圈的绝缘电阻进行测量。

优选地，所述接线部还包括与所述第一电极线电连接的第一接线部，与所述第二电极线电连接的第六接线部。

采用上述方案，可以对所述两个电极间电阻进行测量，还可以对所述电极对地的电阻测量等。

优选地，所述接线部还包括与所述第三励磁线电连接的第四接线部，与所述第四励磁线电连接的第五接线部。

采用上述方案，可以对励磁电压进行测量，还可以对所述励磁电流进行测量。

优选地，在所述第三接线部和所述第四接线部的电路上增设串联电阻。

采用上述方案，可以对所述励磁电流波形进行测量。

更优选地，所述串联电阻阻值范围为1～5欧姆。

采用上述方案，当所述阻值范围为1～5欧姆之间时，更有利于波形的观测。

优选地，所述接线部还包括与所述转换器地线电连接的转换器地线接线部，与所述第三电极线电连接的第十接线部，与所述第四电极线电连接的第九接线部。

采用上述方案，可以设置为转换器标定模式。

本发明还保护了一种所述多功能电磁流量计的测量方法；将测量导管两端与流体管固定连接；通过对所述开关部的开闭和对所述接线部的不同接线方式对所述传感器和转换器参数进行测量；通过对所述测量的参数和已知的流体参数进行联合计算测量流体流量，联合计算过程为通过e＝kbdv，计算出v，在通过q＝sv,联合计算出流量；其中e为感应电动势，k为常数，d为测量导管直径，v为流体流速，q为流体流量，s为测量导管面积。

采用上述方案，保护了一种与传统测量流体方法相比更准确的测量方法，因为在计算流体流量时，需要通过励磁电阻等参数进行联合计算，而参数在出厂时的标定与在使用过程中的实际值有时是会有变化的，如果按照出厂标定计算，必然会导致误差，造成测量结果不准确；所以本方法可以在测量流体流量时，可以先对所述参数e、b等进行测定，从而使得计算结果更加准确。

本发明的有益效果是：通过所述接线盒的设置可以在测量流体流量的同时，还可以对励磁电阻、电极电阻等参数进行测量，从而提升测量的准确性，方便实用；通过所述开关部和接线部的设置，既可以满足对流体的测量，又可以满足对传感器和转换器参数的测量；所述接线部设置为十部，通过对不同部数连接测量，从而可以组合测量不同参数。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体示意图；

图2为开关部示意图；

图3为接线部示意图；

图4为测量导管内部示意图；

图5为接线端子板示意图。

附图标记说明：

通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

11-第一励磁线，12-第二励磁线，13-第一电极线，14-第二电极线，15-传感器地线，16-测量导管，161-防外磁干扰保护钢套，162-耐压钢套，163-内衬，164-电极，165-容纳腔，17-接地环，21-第三励磁线，22-第四励磁线，23-第三电极线，24-第四电极线，25-转换器地线，26-显示屏，41-开关部，411-第一开关，412-第二开关，413-第三开关，414-第四开关，415-第五开关，42-接线部，421-第一接线部，422-第二接线部，423-第三接线部，424-第四接线部，425-第五接线部，426-第六接线部，427-传感器地线接线部，428-转换器地线接线部，429-第九接线部，4210-第十接线部。

具体实施方式：

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

如图1、4、5所示，本发明保护一种多功能电磁流量计，包括传感器、转换器和与所述传感器连接的测量导管16，所述多功能电磁流量计还包括接线盒，所述接线盒包括开关部41和接线部42，所述转换器分别与所述开关部41和接线部42电连接，所述传感器分别与与所述开关部41和接线部42电连接，所述开关部41和接线部42在电路中并联。

采用上述方案，所述测量导管两端与流体流动管连接；所述接线盒是电工辅料之一，一般在电路中起到过渡作用，外表采用绝缘材料如塑料等，预留出接线口；所述开关部41可以采用单控开关或双控开关等，可以设置成多个；所述接线部42可以采用接线端子板，可以设置多个端子，是用于实现电气连接的一种配件，是一段封在绝缘塑料里面的金属片，两端都有孔可以插入导线，有螺丝用于紧固或者松开，比如两根导线，有时需要连接，有时又需要断开，这时就可以用端子把它们连接起来，并且可以随时断开，而不必把它们焊接起来或者缠绕在一起，很方便快捷。

现有技术中都是将所述传感器与所述转换器直接固定连接以及电连接，本发明通过将所述传感器与所述转换器断开直接电连接，采用设置接线盒，将所述传感器分别以并联的方式与所述开关部41和所述接线部42连接，再将所述转换器分别与所述开关部41和所述接线部42连接，当所述开关部41的开关闭合时可以测量流体流量，所述接线盒可以与所述传感器固定连接也可以与所述转换器固定连接；也可以配合所述开关部41的闭合，通过将万用表或者电流表等仪器与所述接线部42连接对励磁电阻或者励磁电流等进行测量。本发明可以在测量流体流量的同时，还可以对励磁电阻、电极电阻等参数进行测量，从而提升测量的准确性，方便实用；所述传感器和所述转换器可以采用现有电磁流量计的品牌和型号。

如图1所示，所述转换器设置有与所述转换器和接线盒电连接的转换器励磁线、转换器电极线、转换器地线；所述传感器设置有与所述传感器和所述接线盒电连接的传感器励磁线、传感器电极线、传感器地线。

采用上述方案，所述传感器励磁线可以在所属测量导管16的横截面上产生恒定的磁场，所述传感器电极线用于当有流体流过时传递电流，因为电磁流量计本身电位信号是小信号，碰到干扰马上就冲掉正常信号了，传感器接地线和转换器接地线可以避免流体在管道中冲刷产生的电势，同时让测量电势的零和介质的零相同；所述转换器励磁线可以为传感器励磁线提供稳定电流，所述转换器电极线可以将所述传感器电极线传输的电流进行在传输，以便在所述转换器上可以显示电信号或者定制报警等。

如图1所示，所述传感器励磁线包括第一励磁线11和第二励磁线12，所述传感器电极线包括第一电极线13和第二电极线14，所述转换器励磁线包括第三励磁线21和第四励磁线22，所述转换器电极线包括第三电极线23和第四电极线24。

采用上述方案，通过所述电极线和励磁线的合理化设置，既节省了材料又可达到测量效果。

如图1、2所示，所述开关部41包括两端与所述第一励磁线11和所述第三励磁线21电连接的第一开关411、两端与所述第二励磁线12和所述第四励磁线22电连接的第二开关412、两端与所述第一电极线13和所述第三电极线23电连接的第三开关413、两端与所述第二电极线14和所述第四电极线24电连接的第四开关414、两端与所述传感器地线15和所述转换器地线25连接的第五开关415。

采用上述方案，当所述第一开关411、第二开关412、第三开关413、第四开关414、第五开关415全部闭合时，为流体测量模式；通过配合部分开关闭合，可以实现对所述传感器或所述转换器不同参数的测量。

为方便理解，下述所述开关全部断开或开关全部闭合指的是所述第一开关411、第二开关412、第三开关413、第四开关414、第五开关415全部断开或闭合。

如图3所示，所述接线部42包括第二接线部422和第三接线部423，所述第二接线部422与所述第二励磁线12电连接，所述第三接线部423与所述第一励磁线11电连接。

采用上述方案，当所述开关全部断开时，将万用表的欧姆档笔线连接到所述第二接线部422和所述第三接线部423上时，可以对所述传感器励磁线电阻进行测量。

如图1、3所示，所述接线部42还包括与所述传感器地线15连接的传感器地线接线部427。

采用上述方案，当所述开关全部断开时，可以将兆欧表笔线与所述第二接线部422、传感器地线接线部427连接或与所述第三接线部423、传感器地线接线部427连接，可以对励磁线圈的绝缘电阻进行测量；兆欧表主要用来检查电气设备、家用电器或电气线路对地及相间的绝缘电阻，以保证这些设备、电器和线路工作在正常状态，避免发生触电伤亡及设备损坏等事故。

如图3、4所示，所述接线部42还包括与所述第一电极线13电连接的第一接线部421，与所述第二电极线14电连接的第六接线部426。

采用上述方案，当所述开关全部断开时，将万用表的欧姆档的表笔线与所述第一接线部421和所述第六接线部426连接，可以对所述两个电极间电阻进行测量；还可以将所述开关全部断开时，把万用表的欧姆档的表笔线连接到所述第一接线部421和所述传感器地线接线部427或所述第六接线部426和所述传感器地线接线部427上，可以进行所述电极164对地的电阻测量；还可以将所述开关全部闭合，把万用表的电压直流档的表笔线连接到所述第一接线部421和所述传感器地线接线部427或所述第六接线部426和所述传感器地线接线部427上，可以进行所述电极164对地的直流电压测量；还可以将所述开关全部闭合，将专用的清洗电极装置连接到所述第一接线部421、第六接线部426、传感器地线接线部427上可以对所述电极164进行清洗，所述电极164在加热时会产生一些污垢，所述电极装置可以采用电机转动的物理方法清洗，比如采用机械刮除器，用不锈钢制戚一把带有细轴的刮刀，通过空心电极把刮刀引出，当从外面转动细轴时，刮刀紧贴电极端平面转动，刮除污垢，也可采用超声波清洗的方法，将超声波电压加到电极上，使超声波的能量集变大，所加电压几乎集中在附着物上，高电压会将附着物击穿，然后被流体冲走。

如图3所示，所述接线部42还包括与所述第三励磁线21电连接的第四接线部424，与所述第四励磁线22电连接的第五接线部425。

采用上述方案，当所述开关全部闭合时，分别将万用表的电压直流档的表笔线连接到所述第四接线部424和所述第五接线部425，可以对励磁电压进行测量；还可以将所述第一开关411断开，第二开关412、第三开关413、第四开关414、第五开关415闭合，此时将电流表的交流电流档表笔线连接到所述第三接线部423和第四接线部424上，可以对所述励磁电流进行测量。

在所述第三接线部423和所述第四接线部424的电路上增设串联电阻。

采用上述方案，可以将所述第一开关411断开，第二开关412、第三开关413、第四开关414、第五开关415闭合，并将示波器表笔线连接到所述第三接线部423和第四接线部424上，可以对所述励磁电流波形进行测量。

所述串联电阻阻值范围为1～5欧姆。

采用上述方案，当所述阻值范围为1～5欧姆之间时，更有利于波形的观测。

如图3所示，所述接线部42还包括与所述转换器地线25电连接的转换器地线接线部428，与所述第三电极线23电连接的第十接线部4210，与所述第四电极线24电连接的第九接线部429。

采用上述方案，将所述开关全部断开时，当所述第三励磁线21与所述第四接线部424电连接以及所述第四励磁线22与第五接线部425点连接时，为转换器标定模式。

本发明还保护了一种所述多功能电磁流量计的测量方法；将所述测量导管两端与流体管固定连接；通过对所述开关部的开闭和对所述接线部的不同接线方式对所述传感器和转换器参数进行测量；通过对所述测量的参数和已知的流体参数进行联合计算测量流体流量，联合计算过程为通过e＝kbdv，计算出v，在通过q＝sv,联合计算出流量；其中e为感应电动势，k为常数，d为测量导管直径，v为流体流速，q为流体流量，s为测量导管面积。

采用上述方案，保护了一种与传统测量流体方法相比更准确的测量方法，因为在计算流体流量时，需要通过励磁电阻等参数进行联合计算，而参数在出厂时的标定与在使用过程中的实际值有时是会有变化的，如果按照出厂标定计算，必然会导致误差，造成测量结果不准确；所以本方法可以在测量流体流量时，可以先对所属参数进行测定，从而使得计算结果更加准确。

如图1所示所述转换器还包括显示屏26，所述显示屏用于显示测量流量过程中的参数；所述测量导管16两端还设置有接地环17，所述接地环17用于所述传感器接地线15的连接。

如图4所示，所示测量导管还包括防外磁干扰保护钢套161，设置于所述防外磁干扰保护钢套161内部的耐压钢套162，所述防外磁干扰保护钢套161与所述耐压钢套162之间的空间为容纳腔165，所述容纳腔165用于容纳所述第一励磁线11、第二励磁线12、第一电极线13、第二电极线14；所述耐压钢套162内部设置有内衬163，可以采用聚四氯材质，防止导电流体和所述测量导管16之间形成短路。

普通电磁流量传感器对安装场所的要求是：测量混合相流体时，应选择不会引起相分离的场所；选择测量管内不会发生负压的场所；避免安装在电动机，变压器等强电社保附近，以免引起电磁场干扰；避免安装在周围有强腐蚀性气本的场所；环境温度一般应在-25～60℃范围内，尽可能避免阳光直射；安装在无振动或震动小的场所，如果震动过大，则应在传感器前后的管道加固定支撑；环境相对湿度一般应在10％～90％的范围内；避免安装在能被雨水知淋或者被水㓎没得场所。

如果传感的外壳防护等级为ip67或ip68，ip67为防尘防㓎水级，ip68为防尘防潜水级，则最后两项可以不做要求，电磁流量计对表前直管段的长度要求比较低。一般，对于90°弯头、t形三通、异管径、全开阀门等流动阻力件后，离传感器电极轴中心线应有3～5d～10的直管段长度，d为管道直径。对于不同开度的阀门，则要求有10d的直管段长度；传感器后一般应有2d～5d的直管段长度，当阀门不能全开时，如果使阀门截流面方向与传感器电极轴承45°安装，可大大减少附加误差。各规格和标准所提出的上下游直管段的长度亦不一致，统计结果是前直管段在5d～10d，后直管段在3d～5d范围内。安装位置和流动方向电磁流量传感器可以水平、垂直或倾斜安装。安装旁路管为了便于液流静止时检查和调整零点，中小管径应尽可能安装旁路管。在测量含有沉淀物流体时，应考虑便于清洗传感器的安装方式。为了使测量准确和电极不会发生电流腐蚀，电磁流量传感器必须单独接地，并使传感器和流体大约处于相同电位。分离型电磁流量计，原则上接地应在传感器侧，转换器接地应在同一接地点。在大多数情况下，传感器的内装参比电极或金属管能确保所许的电位平衡。因此，可以通过内装的参比电极和金属将管中流体解体，将传感器的接地片和接地线相连

一体型电磁流量计无需单独安装转换器。分离型电磁流量计的转换器安装在传感器附近或仪表室。其外壳防护等级是ip65或ip64，ip64为防尘防溅水级。转换器与传感器之前的距离是有限制的，它与被测介质电导率和信号电缆的型号有关。所以，一般应该用制造厂随仪表所附的信号电缆。大多数仪表“使用说明书”对不太的介质电导率都会给出传输距离的范围。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。