1 電磁流量計的工作原理

        電磁流量計是基于法拉第電磁感應定律而工作的流量測量儀表。測量范圍通常能達到 20 ∶ 1，其測量的體積流量不受流體密度、粘度、溫度壓力等變化明顯的影響。它能測量具有一定電導率的液體或液固混合物的體積流量，常用于檢測酸、堿、鹽、含固體顆粒液體的流量，這是它優越于其他流量計的特點，但電磁干擾和振動、腐蝕等因素對它影響較大。電磁流量計由傳感器和轉換器組成。

        電磁流量計傳感器由磁路系統、測量導管、電極、外殼和干擾信號調整裝置等部分組成，它將流量的變化轉換成感應電動勢的變化。轉換器由電子元器件組成，它將微弱的感應電勢放大，并轉換成統一的標準信號輸出，以便進行遠傳指示、記錄、積算和調節。

 

                設在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個直徑為 D 的管道。管道由導磁材料制成，內表面襯掛絕緣襯里。當導電的流體在導管內流動時，導電流體切割磁力線，因而在與磁場及流動方向垂直的方向上產生感應電動勢，如安裝一對電極，則電極間產生和流速成比例的電位差。

                Ex = BDv (1)

                式中:Ex ———感應電動勢;B———磁感應強度;D———管道內徑;v———流體在管道中平均流速。

                由上式可得 v = E x /BD

                由上式可見，流體在管道中的體積流量與感應電動勢成正比。在實際工作中由于永久磁場產生的感應電動勢為直流，可導致電極極化或介質電解，引起檢測誤差，所以工業用儀表中多使用交變磁場。

此時，B = B max sinωt(3)

                感應電動勢為

                

                式中:K =4B max /(D·π)·sinωt。

 

                當管道直徑 D 和磁感應強度 B 不變時，感應電勢 Ex 與體積流量 q v 成線性關系。若在管道兩側各插入一根電極，就可引出感應電勢 E x ，測量此電勢，就可求得流量qv 。

 

2 電磁流量計的安裝要求

        選擇正確的安裝點和安裝方法是使用好電磁流量計的關鍵，若安裝失誤，不但會影響測量精度，還會影響流量計的使用壽命，甚至會損壞流量計。

2． 1 直管段要求

        為保證電磁流量計的測量精度，儀表所在的上下游管段內壁應清潔，無明顯凹痕、積垢和起皮等現象。流量計安裝位置上下游直管段一般遵循前十后五原則，要求前直管段不小于10 D，后直管段不小于5 D;若在上游管段處有其他化學物質注入的情況下，極易導致電導率的不均勻性，流量計應盡量遠離主入口至少20 D 處(如圖        1);若電磁流量計上下游采用異徑管時，異徑管中心錐角 α 應小于15°(如圖2)。

2． 2 電磁流量計安裝注意事項

        (1)電磁流量計表體上的箭頭所指方向為流體的正方向。

        (2)傳感器盡量避免在架空的非常長的管道上安裝傳感器，若不得已安裝時，必須在傳感器上下游2D 處分別設置管道緊固裝置，以防止較大的震動;

        (3)測量電極的軸線近似于水平方向(如圖3)。

        (4)傳感器應安裝于管內任何時候均充滿流體的地方，以免在管內無液體時出現指針不在零位的錯覺。一般傳感器的安裝方向不限，以流體流過電極不形成氣泡造為原則。

        (5)測量固液兩相流體時，傳感器最好垂直安裝，且流體自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部分磨損嚴重。

        (6)安裝在工藝不允許流量中斷的管道時，應考慮儀表的清洗和維護，應安裝旁通管道(如圖 4)

        (7)應在傳感器的下游安裝控制閥和切斷閥，不應安裝在上游。

        (8)流量計絕對不能安裝在泵的進口處，應安裝在泵的出口處。

        (9)在電磁流量計的附近加負壓防止閥，打開閥門，以防止傳感器內形成負壓，以導致襯里與金屬導管剝離，引起電極泄露。

        (10)管道內徑應與表體內徑保持一致，以避免由節流產生漩渦流現象。安裝環境應遠離強磁場設備以防干擾，應盡量安裝在干燥通風避免陽光直射處，不宜在潮濕、易積水的地方。

        (11)安裝聚四氟乙烯襯里的流量計時，連接兩個法蘭的螺栓在擰緊時應注意均勻用力，否則容易壓壞聚四氟乙烯襯里，最好應力矩扳手。

        (12)當管道內流速偏低，工藝流量又較穩定，為滿足儀表對流速范圍的要求，在儀表部分局部提報流速，可選擇流量計口徑小于工藝管道，并在流量計的前后加接異徑管。為了在安裝異徑管后不過多影響流場分布，不影響電磁流量計的精度，要求異徑管的中心錐角 α 不大于 15°，越小越好。這樣可把異徑管視為直管段的一部分。

 

2． 3 電磁流量計接地（推薦閱讀：電磁流量計的三種接地方法）

       傳感器的信號較微弱，一般為 2． 5 mV ～8 mV，尤其是當流量很小時，只有幾微伏，因而在使用時要特別注意外來干擾對其測量精度的影響。所以安裝時傳感器的外殼、屏蔽線、測量導線、傳感器兩端的管道均需接至單設的接地點，以免因電位不等而引入附加干擾，同時避免附近有大電機、大變壓器等磁源的干擾。下面簡單介紹接地環接地方法。

       (1)傳感器在金屬管道上安裝(金屬管道內壁沒有絕緣層)，如圖 5。

        (2)傳感器在塑料管道上或在絕緣襯里的管道上安裝時，如圖 6，傳感器兩端必須安裝接地環或接地法蘭。使管內流動的被測介質與大地短路，具有零電位，否則電磁流量計無法正常工作。

        (3)傳感器在陰極保護管道上安裝時，必須在傳感器的兩端安裝接地環(或接地法蘭)。因為有陰極保護的管道和地之間有一定的電位差，因此被測介質有很高的共模接地電位，所以傳感器必須使用接地環，否則電磁流量計無法正常工作。

        (4)接地環接地要注意的問題，一是接地環要裝在流量計的兩側端面上，它們必須與連接管道的法蘭絕緣;二是儀表兩側連接管的法蘭應該用截面積為 16 mm 2 的銅導線繞過傳感器相連，使陰極保護電位與流量計之間的隔離;三是法蘭連接螺栓必須絕緣，應使用絕緣材料制造的襯套和墊圈。

 

3 電磁流量計的使用維護

        (1)電磁流量計在正式運行前，接通電源后應在傳感器充滿介質的靜止狀態下調零。

        (2)使用電源時，傳感器的二次表需使用同一相線，以免檢測和反饋信號相位 120°，造成儀表無法正常工作。

        (3)傳感器管內壁沉積垢層要定期清理，以防電極短路，尤其被測介質是海水、原水等，在管壁上容易沉積污垢。因此要求對流量計進行清洗，特別是在電極區域內。周期一般為 1 a，根據儀表使用情況而定。始終保持儀表的導管內絕緣襯里良好狀態，以免酸、堿、鹽等腐蝕，導致儀表無法檢測。在大口徑流量計附近的管道上增設人工孔，管道排空時，以便清洗人員通過人工孔進入流量計清洗。

        (4)當傳感器接地不良時，電磁流量計的抗電磁干擾能力會明顯下降，需定期檢查接地是否良好。

        (5)當信號電纜破損時，應及時更換，若無條件更換電纜，須做好破損處接頭處理。在接頭處焊接好，并做好絕緣防潮工作，以避免信號線絕緣下降而影響流量計的工作。

 

4 結束語

        由于電磁流量計可檢測腐蝕性或含有顆粒、懸浮物液體流量且壓力損失小的特點，被化工行業廣泛應用于物料流量的計量和生產過程控制中，掌握電磁流量計正確的安裝和使用方法可延長其使用壽命，為化工生產提供計量保證。