1概述(shù)
電磁流量計(jì)
（簡稱emf）是利(lì)用法(fǎ)拉第(dì)電(diàn)磁感應(yīng)定律制成(chéng)的一種測(cè)量導電液(yè)體體積流(liú)量的流量計。20世紀(jì)50年(nián)代初，電磁(cí)流量(liàng)計實(shí)現了(le)工業(yè)化應用。近(jìn)年來，在世界範圍内(nèi)，電磁(cí)流量計産(chǎn)量約占工(gōng)業流(liú)量儀表總(zǒng)數的(de)5％~6．5％。特别(bié)是近幾年，該數值比例呈(chéng)逐年上升趨勢(shì)。電磁流量(liàng)計作爲工(gōng)業流量測(cè)量儀表的一種，其具有諸(zhū)多優(yōu)點，如壓(yā)損極小(xiǎo)；可測(cè)流量範圍大；适用(yòng)的(de)工業(yè)管徑(jìng)範(fàn)圍(wéi)寬，最大可(kě)達(dá)3000mm；輸出信(xìn)号和(hé)被測流量(liàng)成線性，精度較(jiào)高；可測量(liàng)電導(dǎo)率衾(qīn)5ns/cm的酸(suān)、堿、鹽溶液(yè)、水、污水、腐(fǔ)蝕性液體以及(jí)泥漿(jiāng)、礦漿、紙漿(jiāng)等流體流量。電(diàn)磁流(liú)量計應用領域非(fēi)常廣泛(fàn)，按應用場(chǎng)合(hé)有(yǒu)大口徑(jìng)、中小口徑、小口徑(jìng)和微小口徑之分，其中大口徑電磁(cí)流量計較多應(yīng)用于(yú)給排水、污水處理及油氣(qì)田注(zhù)水等工程，中(zhōng)小口徑常應用于固(gù)液雙相(xiàng)等難測(cè)流體或(huò)高要求(qiú)場所，如(rú)測量(liàng)造紙(zhǐ)工業紙聚液和黑液(yè)、有色冶金(jīn)業(yè)的(de)礦漿、選(xuǎn)煤廠的(de)煤漿、化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐(fǔ)蝕液、鋼(gāng)鐵工(gōng)業高爐風口冷卻水控制、長距(jù)離管道煤的水力(lì)輸送的(de)流量測量和控(kòng)制等，而小口徑(jìng)和微小口徑常(cháng)應用(yòng)于醫藥工(gōng)業、食(shí)品(pǐn)工(gōng)業、生物工(gōng)程等(děng)有衛(wèi)生要(yào)求的場所。
2電磁(cí)流量計的(de)選型
2.1
電磁(cí)流量計的工作(zuò)原理(lǐ)是根(gēn)據法拉第(dì)電磁感應定律(lǜ)，導體在(zài)磁(cí)場中(zhōng)運動(dòng)時切(qiē)割磁(cí)力線，在導(dǎo)體的(de)兩端産生感應電動勢，如圖1所(suǒ)示。電動勢的方向由右手(shǒu)定則确定(dìng)。導(dǎo)電(diàn)性液(yè)體的流動方向(xiàng)、磁場和感應電(diàn)動勢(shì)的方(fāng)向三者互相垂直。
電磁(cí)流量(liàng)計計(jì)算公式爲(wèi)：
e=kbdn（1）
式中：
e爲感應電動勢，即流(liú)量信(xìn)号，Ｖ；
k爲系數；
k爲磁(cí)感應(yīng)強度(dù)，Ｔ；
Ｄ爲測量管内徑(jìng),m；
n爲液(yè)體平(píng)均流速，m/s；
設(shè)：液體(tǐ)體積流量(liàng)爲qn，
2.2電(diàn)磁流(liú)量計(jì)的選(xuǎn)型
電(diàn)磁流(liú)量計是(shì)一種在(zài)工業(yè)流程(chéng)中最(zuì)爲常見的流量(liàng)測量儀表，電磁流量(liàng)計的穩定與可(kě)靠，對于整(zhěng)個計量系統影(yǐng)響很大。保(bǎo)證電(diàn)磁流量計穩定及可(kě)靠的(de)工作(zuò)，最重要的(de)是選(xuǎn)型。一台不适合(hé)測量(liàng)工況(kuàng)的電磁流量(liàng)計，即使(shǐ)在日(rì)常使用中(zhōng)完全符合操作(zuò)規範(fàn)，頻繁(fán)精細的保養維(wéi)護，也(yě)無法避(bì)免頻繁(fán)的故(gù)障。電磁流(liú)量計在選型中(zhōng)通常應(yīng)注(zhù)意以下７大要素(sù)；
（1）精度(dù)等級(jí)和功能
電磁流(liú)最計的精度等(děng)級高低不(bú)同。精度高(gāo)的基(jī)本誤(wù)差爲（±0．5％~±2.5％）fs，精度(dù)低的則爲（±1．5％~±2．5％）ＦＳ。有些(xiē)型号電磁流黾(miǎn)計有更高的精(jīng)度，基(jī)本誤差僅（±0.2％~±0.3％）r,但有(yǒu)嚴格(gé)的安(ān)裝要求(qiú)和參比(bǐ)條件，例如環境溫度、前後置直(zhí)管段長度(dù)等(děng)因(yīn)素。因(yīn)此在選型(xíng)時應根(gēn)據(jù)産品樣本(běn)和工況條(tiáo)件進行綜合對(duì)比。
電(diàn)磁流量計(jì)測量(liàng)功能(néng)差别(bié)也很大(dà)，簡單的(de)隻是(shì)測量(liàng)單向(xiàng)流量，輸出模拟(nǐ)信号至控制(zhì)系(xì)統或顯示儀表(biǎo)；多功能的(de)有測(cè)雙向(xiàng)流、量程切(qiē)換(huàn)、上下限流量(liàng)報警、空管喝電(diàn)源切斷(duàn)報警、小(xiǎo)流量切除。流量(liàng)顯示和總量計算、自動(dòng)核對和(hé)故障自診斷、與上位(wèi)機通(tōng)信和(hé)運動組态等。電磁流量計可選(xuǎn)多(duō)種串(chuàn)行(háng)數字(zì)通信接口(kǒu)，如(rú)hart協(xié)議、proftbus、ff現場總線等。
（2）流速、滿度流量(liàng)和口徑
電磁流(liú)量(liàng)計滿度流量(liàng)時液(yè)體流速可在1~10m/s範(fàn)圍(wéi)内(nèi)選用(yòng)，範圍比(bǐ)較(jiào)寬。上(shàng)限流速在原理(lǐ)上雖不受限制，但通(tōng)常建議不(bú)超過5m/s，除非(fēi)襯裏(lǐ)材料能(néng)承受液(yè)流沖(chòng)刷；實(shí)際應用中(zhōng)很少超過(guò)７m/s，超過10m/s則(zé)更(gèng)爲罕(hǎn)見。滿(mǎn)度流量的(de)流速(sù)下限(xiàn)一般爲1m/s，有(yǒu)些型号電(diàn)磁流量計(jì)則爲(wèi)0．5m/s。用于有易粘附(fù)、沉積、結垢等物(wù)質的(de)流體，選用(yòng)流速不低于2m/s，最(zuì)好(hǎo)提高到3~4m/s或以(yǐ)上，起到自清掃(sǎo)、防止(zhǐ)粘附(fù)沉積(jī)等作用(yòng)。用于礦(kuàng)漿等(děng)磨耗性強(qiáng)的流體，常用流(liú)速應低于2~3m/s，以降(jiàng)低對(duì)襯裏和電極的(de)磨損。在測(cè)量接近阈值的(de)低電(diàn)導液(yè)體，盡(jìn)可能選定(dìng)較低(dī)流速（＜0.5~lm/s），因流(liú)速提(tí)高流動(dòng)噪聲會(huì)増加(jiā)，而出現輸(shū)出(chū)晃動現象。
電(diàn)磁流鼠計口徑從10mm~3000mm不(bú)等。電磁流量計(jì)口徑(jìng)選型(xíng)不一定與管徑(jìng)相同，具體應根(gēn)據流景範圍結(jié)合選(xuǎn)型樣(yàng)本進(jìn)行确定。通常按(àn)流蟥(huáng)範圍可進行縮(suō)徑(jìng)或(huò)同徑(jìng)選擇(zé)，當采用縮徑處理時(shí)，一般(bān)不應(yīng)縮至管徑(jìng)1/2以下(xià)。
（3）液(yè)體(tǐ)電導(dǎo)率
選用電磁流(liú)量計(jì)的前(qián)提是(shì)被測(cè)液體(tǐ)必須(xū)是導電的，不能(néng)低于(yú)阈值(zhí)下限(xiàn)值。電(diàn)導率低于阈值(zhí)會産生測量誤差直至不(bú)能使用(yòng)，超過阈值即使(shǐ)變化也(yě)可以測量，示值(zhí)誤差變化(huà)不大，通用型電(diàn)磁流(liú)量計的(de)阈值在(zài)10-4~（5×10-6）s/cm之間，視型号而(ér)異。使用時還取(qǔ)決于(yú)傳感器和轉換器間流量(liàng)信号(hào)線(xiàn)長度及(jí)其分布電容，制(zhì)造廠使用說明(míng)書中通(tōng)常(cháng)規(guī)定(dìng)電導(dǎo)率(lǜ)相對應(yīng)的信号(hào)線(xiàn)長度(dù)。非接(jiē)觸(chù)電容耦(ǒu)合大面積(jī)電極(jí)的儀(yí)表則可(kě)測(cè)電導率低(dī)至5×10-8s/cm的液體.
工業(yè)用水(shuǐ)及其(qí)水溶(róng)液的(de)電導率＞10-4s/cm,酸、堿、鹽(yán)液的電(diàn)導(dǎo)率在(zài)10-4~10-1s/cm之間，計量(liàng)不存(cún)在問題，低度蒸餾水(shuǐ)爲(wèi)10-5s/cm也不存(cún)在(zài)問題。石油制(zhì)品和有機溶劑(jì)電導率過(guò)低就不能使用。通常(cháng)液體電導(dǎo)率宜(yí)比(bǐ)流量計(jì)制造(zào)廠規定的阈值至少(shǎo)大一(yī)個數量級。因(yīn)爲(wèi)制造(zào)廠儀(yí)表規範規定的下限值是(shì)在各種使用條(tiáo)件較好狀态下(xià)可測量的最低(dī)值。是(shì)受(shòu)到一些使用(yòng)條件限制(zhì)，如電導率(lǜ)均勻(yún)性、連接信号線(xiàn)、外界(jiè)噪(zào)聲(shēng)等，否(fǒu)則會(huì)出現輸出晃動現象等。
（4）液(yè)體中含有混入(rù)物
混入成(chéng)泡狀(zhuàng)流的(de)微(wēi)小氣泡仍可(kě)正常(cháng)工作(zuò)，但測(cè)得的是含(hán)氣泡體積的混(hùn)合體(tǐ)積流(liú)量；如(rú)氣體(tǐ)含(hán)量增加到形(xíng)成(chéng)彈(dàn)（塊）狀流，因電(diàn)極可能(néng)被氣體蓋(gài)住使(shǐ)電路(lù)瞬時斷開(kāi)，出現輸出晃動(dòng)甚至不能(néng)正常(cháng)工作。
對含(hán)有硬(yìng)質固體顆(kē)粒介質的計量應用(yòng)，應注(zhù)意對傳感器襯裏的磨損(sǔn)程度，測量管内(nèi)徑擴大會産生(shēng)附加誤差。這種(zhǒng)場合(hé)應(yīng)選用耐(nài)磨性較好(hǎo)的陶(táo)瓷襯裏或(huò)聚氨(ān)酯橡膠襯裏，同(tóng)時建(jiàn)議傳(chuán)感器(qì)安裝在(zài)垂直管道上(shàng)，使管(guǎn)道磨(mó)損均(jun1)勻(yún)，消除水(shuǐ)平安(ān)裝下半部(bù)局部磨損(sǔn)嚴重(zhòng)的缺點。也可以(yǐ)在傳感器進口端加裝噴(pēn)嘴形(xíng)護套，相對延長(zhǎng)使用期。
（5）附(fù)着和(hé)沉澱(diàn)
測量易在管壁(bì)附(fù)着(zhe)和沉(chén)澱(diàn)物質的(de)流體(tǐ)時，若附着的是(shì)比液體電導率高的(de)導電物質(zhì)，信号(hào)電勢将被(bèi)短路(lù)而不能工(gōng)作，若是非(fēi)導電層則應注意電(diàn)極的污(wū)染(rǎn)，譬如(rú)選用不易附着(zhe)尖形或半(bàn)球形(xíng)突出(chū)電極、可更(gèng)換式電(diàn)極、刮刀(dāo)式清垢電極等(děng)。
國外産(chǎn)品曾有電極(jí)上(shàng)裝(zhuāng)超聲(shēng)波換能(néng)器(qì)，以(yǐ)清(qīng)除表面(miàn)垢(gòu)層，但現已少見(jiàn)；也有(yǒu)暫時斷開測量電路(lù)，在電極簡(jiǎn)短時間内流過低壓(yā)大(dà)電(diàn)流，灼(zhuó)燒清除(chú)附着油(yóu)脂類(lèi)附着(zhe)層。易産生附着(zhe)的場(chǎng)所可(kě)提高流速以達到自清掃(sǎo)的目的(de)，還(hái)可以采取(qǔ)較方便的(de)易清洗的管道(dào)連接，可(kě)不(bú)拆卸(xiè)清洗(xǐ)傳感(gǎn)器。非接觸型電極電磁流量計附着(zhe)非導電膜層，流(liú)量計仍能工作，但若爲高(gāo)導電層則(zé)同(tóng)樣不能工作。
（6）襯裏材料(liào)的(de)選擇
電磁流量計常用襯裏(lǐ)材料(liào)（或直接與介質接(jiē)觸的測(cè)量管(guǎn)）有(yǒu)氟塑料(liào)、聚氨(ān)酯橡(xiàng)膠、氯(lǜ)丁橡(xiàng)膠和(hé)陶瓷(cí)等。近(jìn)年有(yǒu)采用(yòng)高純氧(yǎng)化鋁陶瓷制(zhì)成襯裏的(de)，但隻限中小口(kǒu)徑傳(chuán)感器(qì)。氯丁橡膠和玻璃鋼(gāng)用于(yú)非(fēi)腐蝕性(xìng)或弱(ruò)腐蝕性液(yè)體(tǐ)，如(rú)工(gōng)業(yè)用水(shuǐ)、廢污水及(jí)弱酸(suān)堿，價(jià)格最爲低(dī)廉。氟塑(sù)料(liào)具有(yǒu)優良(liáng)的耐(nài)化學(xué)腐蝕性(xìng)，但耐磨(mó)性差(chà)，不能用于(yú)測量(liàng)礦(kuàng)漿(jiāng)液。氟塑料中最(zuì)早應(yīng)用的是聚四氟(fú)乙烯，因與測量(liàng)管間僅(jǐn)靠壓(yā)貼(tiē)，無粘結力(lì)，不能(néng)用于負壓(yā)管道，後開發各種改性品種(zhǒng)，實(shí)現注(zhù)塑成形，與(yǔ)測量管有(yǒu)較強(qiáng)結合(hé)力，可(kě)用(yòng)于負壓(yā)，聚氨(ān)酯橡(xiàng)膠有(yǒu)極好的耐磨耗(hào)性，但耐(nài)酸(suān)堿(jiǎn)的腐蝕(shí)性較差。它的耐磨性(xìng)相當(dāng)于天(tiān)然橡膠的(de)10倍，适用于煤漿(jiāng)、礦聚等；介質(zhì)溫度要低于(yú)40~60/70℃。氧化鋁陶瓷有極好(hǎo)的耐磨耗性和對強(qiáng)酸堿的耐(nài)磨腐蝕性(xìng)，耐磨(mó)性約爲聚(jù)氨酯橡膠的10倍(bèi)，适用(yòng)于具(jù)有腐蝕性(xìng)的礦(kuàng)漿；但性脆(cuì)，安裝(zhuāng)夾緊時疏忽易(yì)碎，可用于(yú)較高(gāo)溫度（120~140/180℃）但要防止溫(wēn)度劇變(biàn)，如通(tōng)蒸汽滅菌(jun1)，一般溫度突變(biàn)不能＞100℃，升(shēng)溫150℃要有(yǒu)10min時間(jiān)。
（7）電(diàn)極和接地環材料選擇(zé)
1）電極材料(liào)選擇(zé)
電極對測量介(jiè)質的耐腐(fǔ)是材(cái)料首選考慮的因素；其次(cì)考慮(lǜ)是否(fǒu)産生鈍化(huà)等表面效應和(hé)所形(xíng)成(chéng)的噪聲(shēng)。
電極耐(nài)腐蝕材料
電(diàn)磁流(liú)量計電極的耐(nài)腐蝕(shí)性要求很高，常(cháng)用金屬材(cái)料有含钼耐(nài)酸鋼，哈(hā)氏合(hé)金等，幾乎(hū)可覆蓋全部化(huà)學液。此外還有(yǒu)适用(yòng)于(yú)漿(jiāng)液等(děng)的低噪(zào)聲(shēng)電極，它們(men)是導電橡膠電極、導電氟(fú)塑料(liào)電極(jí)和(hé)多孔性陶瓷(cí)電極(jí)，或包覆這些材(cái)料的金屬電極。在原(yuán)則上電極(jí)材料的選(xuǎn)擇應從使用者借鑒(jiàn)該介質(zhì)在(zài)其他(tā)設備(bèi)的應用實(shí)際和以往的經(jīng)驗來(lái)确(què)定。
②避免電極表面(miàn)效應(yīng)
電磁流(liú)量(liàng)計電(diàn)極的耐腐(fǔ)蝕性是選擇材料的(de)重要因素，但有(yǒu)時候電極(jí)材料(liào)對被測介(jiè)質有很好(hǎo)的耐(nài)腐蝕(shí)性(xìng)，卻不一(yī)定就(jiù)是适用(yòng)的(de)材(cái)料(liào)，還要避免(miǎn)産生(shēng)電極表(biǎo)面效應(yīng)。電極表(biǎo)面效應分爲(wèi)表面化學(xué)反應、電(diàn)化學(xué)和(hé)極化(huà)現象以及(jí)電極的(de)觸媒作用三個方面。化(huà)學反(fǎn)應效應如(rú)電極(jí)表面(miàn)與被測介質接(jiē)觸後(hòu)，形成(chéng)鈍(dùn)化膜或氧化(huà)層。他(tā)們對(duì)耐(nài)腐蝕性能可(kě)能起到積極保(bǎo)護作(zuò)用，但(dàn)也有(yǒu)可能增(zēng)加(jiā)表面(miàn)接觸(chù)電阻(zǔ)。例如(rú)钽與(yǔ)水接(jiē)觸就會被氧(yǎng)化，生成(chéng)絕緣層。對于避免或(huò)減輕電極(jí)表面(miàn)效(xiào)應的介質(zhì)一電極材料(liào)匹配，還沒(méi)有像腐蝕性那樣有(yǒu)充足(zú)的資(zī)料可查，隻(zhī)有(yǒu)一些有(yǒu)限(xiàn)經驗，尚待在實踐中(zhōng)積(jī)累。
2）接(jiē)地環材料(liào)選擇
接地環連(lián)接在(zài)塑料(liào)管道(dào)或襯(chèn)絕緣襯裏金屬(shǔ)管道的流(liú)量傳感器(qì)兩端，其耐(nài)腐蝕(shí)要求(qiú)比電(diàn)極低，可定期更(gèng)換(huàn)。接(jiē)地環材料(liào)通常選用(yòng)耐酸(suān)鋼或哈氏(shì)合金(jīn)，因體(tǐ)積大從經濟上考慮較少采用钽、鉑等貴(guì)重金屬。因金屬(shǔ)工藝(yì)管道直接(jiē)與流體(tǐ)接觸，電(diàn)磁流量計不需要接地環。
3結束(shù)語
電磁(cí)流量計(jì)是酸(suān)、堿、鹽溶液、水、污水以及泥(ní)漿、礦漿等介質(zhì)常用(yòng)的量化手(shǒu)段及可(kě)視化窗(chuāng)口。電(diàn)磁(cí)流(liú)量計(jì)的合理選型是計量(liàng)數據真實(shí)、準确、可靠(kào)的根本性保(bǎo)證，直接(jiē)影響到企(qǐ)業生産經營的決策(cè)速度(dù)和決策水(shuǐ)平，直(zhí)接關系到(dào)企業經(jīng)濟(jì)效益(yì)和社會信譽。做(zuò)好電磁流量計(jì)選型工作是儀(yí)表人孜孜不倦(juàn)的追求。
以上内(nèi)容源于網(wǎng)絡，如有侵權聯系即(jí)删除!
