1 電磁流量計的工作原理

        電磁流量計是基於法拉第電磁感應定律而工作的流量測量儀表╃☁·。測量範圍通常能達到 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│₪•·，常用於檢測酸·₪▩₪│、鹼·₪▩₪│、鹽·₪▩₪│、含固體顆粒液體的流量│₪•·，這是它優越於其他流量計的特點│₪•·，但電磁干擾和振動·₪▩₪│、腐蝕等因素對它影響較大╃☁·。電磁流量計由感測器和轉換器組成╃☁·。

        電磁流量計感測器由磁路系統·₪▩₪│、測量導管·₪▩₪│、電極·₪▩₪│、外殼和干擾訊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│₪•·，並轉換成統一的標準訊號輸出│₪•·，以便進行遠傳指示·₪▩₪│、記錄·₪▩₪│、積算和調節╃☁·。

 

                設在均勻磁場中│₪•·，垂直於磁場方向有一個直徑為 D 的管道╃☁·。管道由導磁材料製成│₪•·，內表面襯掛絕緣襯裡╃☁·。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╃☁·。在實際工作中由於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 成線性關係╃☁·。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後五原則│₪•·，要求前直管段不小於10 D│₪•·，後直管段不小於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│₪•·，流量計應儘量遠離主入口至少20 D 處(如圖        1);若電磁流量計上下游採用異徑管時│₪•·，異徑管中心錐角 α 應小於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)感測器儘量避免在架空的非常長的管道上安裝感測器│₪•·，若不得已安裝時│₪•·，必須在感測器上下游2D 處分別設定管道緊固裝置│₪•·，以防止較大的震動;

        (3)測量電極的軸線近似於水平方向(如圖3)╃☁·。

        (4)感測器應安裝於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標不在零位的錯覺╃☁·。一般感測器的安裝方向不限│₪•·，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│₪•·，感測器**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裡下半部分磨損嚴重╃☁·。

        (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)應在感測器的下游安裝控制閥和切斷閥│₪•·，不應安裝在上游╃☁·。

        (8)流量計很好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│₪•·，開啟閥門│₪•·，以防止感測器內形成負壓│₪•·，以導致襯裡與金屬導管剝離│₪•·，引起電極洩露╃☁·。

        (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裝置以防干擾│₪•·，應儘量安裝在乾燥通風避免陽光直射處│₪•·，不宜在潮溼·₪▩₪│、易積水的地方╃☁·。

        (11)安裝聚四氟乙烯襯裡的流量計時│₪•·，連線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裡│₪•·，**好應力矩扳手╃☁·。

        (12)當管道內流速偏低│₪•·，工藝流量又較穩定│₪•·，為滿足儀表對流速範圍的要求│₪•·，在儀表部分區域性提報流速│₪•·，可選擇流量計口徑小於工藝管道│₪•·，並在流量計的前後加接異徑管╃☁·。為了在安裝異徑管後不過多影響流場分佈│₪•·，不影響電磁流量計的精度│₪•·，要求異徑管的中心錐角 α 不大於 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（推鍵閱讀▩•₪：電磁流量計的三種接地方法）

       感測器的訊號較微弱│₪•·，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╃☁·。所以安裝時感測器的外殼·₪▩₪│、遮蔽線·₪▩₪│、測量導線·₪▩₪│、感測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)感測器在金屬管道上安裝(金屬管道內壁沒有絕緣層)│₪•·，如圖 5╃☁·。

        (2)感測器在塑膠管道上或在絕緣襯裡的管道上安裝時│₪•·，如圖 6│₪•·，感測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)感測器在陰極保護管道上安裝時│₪•·，必須在感測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│₪•·，所以感測器必須使用接地環│₪•·，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│₪•·，它們必須與連線管道的法蘭絕緣;二是儀表兩側連線管的法蘭應該用截面積為 16 mm 2 的銅導線繞過感測器相連│₪•·，使陰極保護電位與流量計之間的隔離;三是法蘭連線螺栓必須絕緣│₪•·，應使用絕緣材料製造的襯套和墊圈╃☁·。

 

3 電磁流量計的使用維護

        (1)電磁流量計在正式執行前│₪•·，接通電源後應在感測器充滿介質的靜止狀態下調零╃☁·。

        (2)使用電源時│₪•·，感測器的二次表需使用同一相線│₪•·，以mian 撿測和反饋訊號相位 120°│₪•·，造成儀表無法正常工作╃☁·。

        (3)感測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│₪•·，在管壁上容易沉積汙垢╃☁·。因此要求對流量計進行清洗│₪•·，特別是在電極區域內╃☁·。週期一般為 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裡良好狀態│₪•·，以免酸·₪▩₪│、鹼·₪▩₪│、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│₪•·，以便清洗人員透過人工孔進入流量計清洗╃☁·。

        (4)當感測器接地不良時│₪•·，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)當訊號電纜破損時│₪•·，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│₪•·，並做好絕緣防潮工作│₪•·，以避免訊號線絕緣下降而影響流量計的工作╃☁·。

 

4 結束語

        由於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於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╃☁·。