[摘要(yào)] 電磁流(liú)量計 以其優(yōu)良的性能(néng)廣泛應用(yòng)于(yú)各(gè)行各業，但是由(yóu)于其原理(lǐ)特性(xìng)，尤其是(shì)勵(lì)磁電(diàn)流(liú)的存在，限制(zhì)了其在煤礦、選(xuǎn)礦等安全(quán)要求(qiú)較高場所的應(yīng)用。本文介紹一種礦用防(fáng)爆電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計 的(de)本質安全勵(lì)磁電(diàn)路.
1.引言
　　在測流(liú)儀表行業，電磁(cí)流量計(jì)具有精(jīng)度高、穩(wěn)定性(xìng)好(hǎo)、量程比寬(kuān)、無壓(yā)損等(děng)優點，廣泛(fàn)應用(yòng)于石(shí)油、化(huà)工、冶(yě)金(jīn)、電力、給(gěi)排水等(děng)領(lǐng)域。然(rán)而，由(yóu)于煤礦安(ān)全性的特殊要(yào)求，目(mù)前可用于煤(méi)礦井下的電(diàn)磁流量計在國(guó)内尚屬(shǔ)空白。
2.電(diàn)磁流量計(jì)工作(zuò)原理
　　電磁流量計(jì)根(gēn)據法拉第(dì)電磁感應定律工作(zuò)，測量管内(nèi)無阻流部件，用于測(cè)量單相或(huò)多相導電(diàn)流體流量。當導電(diàn)流體在磁(cí)場(chǎng)中運動時(shí)，将在流體(tǐ)兩側(cè)産(chǎn)生(shēng)感應(yīng)電勢(shì)，其大小與(yǔ)流速成正比，據此可測流(liú)量值(zhí)，如圖1所(suǒ)示。

據電(diàn)磁感應定(dìng)律(lǜ):導(dǎo)電流體在(zài)磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)時，産(chǎn)生感應電(diàn)動勢(shì)的大小爲(wèi):
u=bdv:
b一磁場密(mì)度(t)
d一管徑(jìng)(m)
v一流(liú)速(m/s)
流體流量爲:
q=3600xvxsm/h
式中:s一管(guǎn)道截面積(m°)
則(zé):
q=3600xuxs/(bd)m%/h
　　其中b、d、s爲常量(liàng)，流量與感(gǎn)應電動.勢(shì)u成正比關(guān)系，因此(cǐ)，測得感應電動(dòng)勢u,即可得到(dào)流體流量(liàng)。
　　由此可(kě)見，電磁(cí)流量計正常運(yùn)行需(xū)要有(yǒu)穩定(dìng)的磁(cí)場(chǎng)，而磁場(chǎng)正是靠傳(chuán)感器線圈(quān)内的勵磁(cí)電流來産生的(de)。勵磁線圈(quān)如圖(tú)2所示。

　　一對(duì)線圈對(duì)稱安(ān)裝在(zài)傳感器(qì)正對的兩側(cè)，以産(chǎn)生均(jun1)勻(yún)的磁(cí)場，傳感(gǎn)器剖面圖(tú)如圖(tú)3所示

3.礦(kuàng)用儀(yí)表(biǎo)的安全性要(yào)求
　　對(duì)于礦用電氣産(chǎn)品，其防爆安全性(xìng)至關重要。目(mù)前，我(wǒ)國防(fáng)爆電氣(qì)産品的類型(xíng)主要(yào)以隔(gé)爆型(xíng)和本質安全型爲(wèi)主;并且(qiě)隻有本安(ān).設備(bèi)能夠(gòu)用在0區危(wēi)險場(chǎng)所[]。礦用本(běn)質安全型産品(pǐn)要做本質(zhì)安全(quán)性能(néng)檢驗，其中(zhōng)本安火花(huā)試驗(yàn)是最重(zhòng)要的檢(jiǎn)驗項目(mù)之(zhī)一。當(dāng)電路發(fā)生通斷(duàn)時，會以火(huǒ)花形(xíng)式釋放能量。能(néng)量大(dà)于(yú)某一臨(lín)界值時，便(biàn)會點(diǎn)燃爆(bào)炸性氣體混合(hé)物(wù)，從(cóng)而引發爆炸(zhà)。本(běn)安設(shè)計就(jiù)是(shì)要控(kòng)制(zhì)電路産(chǎn)生(shēng)的電(diàn)火花(huā)能量，從而(ér)實現(xiàn)電路的本(běn)質安(ān)全。本質安(ān)全電(diàn)路(lù)要(yào)求在(zài)正常工作(zuò)和故(gù)障狀态下(xià)都必須是(shì)安全(quán)的，所(suǒ)産生(shēng)的電(diàn)火花(huā)均不足以點燃(rán)周圍環(huán)境中的(de)爆炸(zhà)性混合氣(qì)體。
4.電磁流(liú)量計(jì)本安勵磁(cí)電路(lù)
　　電磁流(liú)量計傳感器勵磁電流(liú)是産生電火花的危險(xiǎn)源，電磁(cí)流(liú)量計要用于(yú)井下，首先得(dé)勵(lì)磁電路達(dá)到本質安全(quán)要求。
　　電磁流量計(jì)傳感器電氣部分由(yóu)2個線圈組(zǔ)成，如(rú)圖4.

　　其電參(cān)數主要是電阻(zǔ)和電(diàn)感，電阻值(zhí)爲40-600(兩線圈串聯(lián))，電感量(liàng)爲100-300mh，其中(zhōng)電感(gǎn)量(liàng)是危險(xiǎn)源(yuán)所在。當電流(liú).流過電感線(xiàn)圈時，在(zài)線圈(quān)内部會産生磁場，磁場貯存能量，當(dāng)電(diàn)路斷開(kāi)時，儲存在(zài)線圈中的(de)能量就會(huì)以火花的(de)形(xíng)式(shì)釋放出來，應此必須(xū)吸收或洩(xiè)放線(xiàn)圈的貯(zhù)能(néng)才能(néng)達到(dào)本(běn)安的要(yào)求。
　　在線圈兩端(duān)并聯(lián)緒流支路(lù)，以洩放線(xiàn)圈儲(chǔ)存的(de)磁場能，降(jiàng)低通斷時(shí)的電火花能量。如圖(tú)5所示(shì)。

　　在正常狀(zhuàng)态，它(tā)不影(yǐng)響電(diàn)路工(gōng)作，當(dāng)電路(lù)斷開時，它與線(xiàn)圈組成洩(xiè)放回(huí)路，将電壓鉗位(wèi)在二極管(guǎn)正向(xiàng)導通壓(yā)降(0.7v左(zuǒ)右)但是，簡單的緒(xù)流二極管隻适(shì)用于直流(liú)電路(lù)，即單(dān)向電流情(qíng)況。爲了避(bì)免電(diàn)極極(jí)化現象和(hé)消除市(shì)電(diàn)噪聲幹擾，電磁流量(liàng)計需采用.低頻(pín)矩形(xíng)波勵(lì)磁，因(yīn)此勵磁信号是(shì)周期(qī)性雙向電(diàn)流，如圖(tú)6所(suǒ)示。

　　因(yīn)此，傳統的普通(tōng)二極管無(wú)法滿足應用。
　　這裏，采(cǎi)用一種新型的(de)瞬态(tài)電壓抑制(zhì)器(transientvo1tagesuppressor)，簡稱tvs管。tvs管是(shì)在穩(wěn)壓管工藝(yì)基礎上發(fā)展起(qǐ)來的一種新型(xíng)電子元件(jiàn)，當tvs管(guǎn)兩端産生瞬間(jiān)的高(gāo)壓沖擊時(shí)，它能(néng)以極(jí)高的(de)速度(dù)(最(zuì)高達1/101秒(miǎo))驟然降低阻抗爲導通狀(zhuàng)态，吸(xī)收電流，洩放(fàng)能(néng)量。它的特點是(shì):響應速(sù)度(dù)快(ps級(jí))、鉗位精準(0.1v)、洩放(fàng)能(néng)裏強(qiáng)(幾a到幾(jǐ)百，最重要的一點，它(tā)可(kě)以實現(xiàn)雙向(xiàng)鉗(qián)位洩放(fàng)，滿足(zú)我們雙向(xiàng)勵(lì)磁的要(yào)求，不(bú)影響電磁流(liú)量(liàng)計正常工(gōng)作并起到(dào)抑(yì)制火花作用(yòng)。如(rú)圖7所示。

　　在激磁電流是(shì)125ma，線圈電阻(zǔ)爲(wèi)452.情況下，線圈工作(zuò)電壓爲(wèi)5.625v，選(xuǎn)用6.8v雙(shuāng)向tvs管(guǎn)p6ke6.8ca做洩(xiè)放回(huí)路，其反應速度(dù)快，開(kāi)關延遲(chí)約爲lps，鉗位正确有(yǒu)效抑制(zhì)了能量(liàng)外洩.
完整的勵磁電流邏輯電(diàn)路如圖(tú)8所示。

　　此(cǐ)電路(lù)通過了國家安全生産礦用設(shè)備檢測檢(jiǎn)驗中心防(fáng)爆站(zhàn)并聯、串聯、短路(lù)、斷路等安全實(shí)驗測試(shì)，達(dá)到本(běn)質安全(quán)标準。
5.結(jié)束語
　　防爆(bào)電磁(cí)流量計在本安電路設計中應用電容(róng)或(huò)電感等貯(zhù)能(néng)器件時，在滿足電路正(zhèng)常功能的情(qíng)況(kuàng).下，提供有效的保護措施，限制(zhì)能量輸(shū)出(chū)并提(tí)供能(néng)量洩放回(huí)路，以降低發生(shēng)短路、斷(duàn)路(lù)時的(de)電火(huǒ)花(huā)能量，從而達到(dào)本質安(ān)全。

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