[导读] 根据电磁流量计的工作原理及特点，介绍了在其选型、安装中应注意的基本事项。

 

    1 工作原理及特点

 

    当导体横切磁场移动时，导体中的感应电压与速度成正比，电磁流量计就是根据这条电磁感应定律求出流速，进而求出流量的。

 

    均匀磁场B下直径为D由绝缘体组成的管道内通过一流速为v的导电流体时，在垂直于导体运动方向和电磁场方向将产生感应电动势，感应电动势的大小为E＝B·D·&UPSilon;   （1）

 

    式中：E—感应电动势，V；

 

    B—磁感应强度，T；

 

    D—管道直径，即导体切割磁力线的长度，m；

 

    υ—被测介质在磁场中运动的平均流速，m/s。

 

    体积流量Q与流速υ的关系：

 

       （2）

 

    从方程（1）和（2）中可得到：  （3）

 

    因此，电动势可表示为：   （4）

 

    由上式可以看出，当磁感应强度B保持不变且管道直径D已确定时，感应电势与体积流量具有线性关系，测出感应电势E，即测出介质的体积流量Q。

 

    电磁流量计由传感器和转换器两部分组成。传感器主要由内衬绝缘材料的测量管、穿通测量管壁安装的一对电极、用于产生工作磁场的一对线圈及铁芯组成。当导电介质流经传感器测量管时，在垂直于介质流向的一个区间里存在由励磁线圈及铁芯产生的稳定磁场。导电流体流经磁场区域时，做切割磁力线运动，在与管道横截面平行且垂直于磁力线方向的2根电极上就产生了感应电势。转换器把这种感应电势放大并转换成标准的4～20mA的信号或转换成脉冲信号。

 

    由于式（4）不包括流体的温度、压力、密度、黏度、电导率等物理参数，这些量以及流体的组分等不直接影响测量精度。

 

    由上述原理得知，电磁流量计具有以下特征：（1）只要流体具有一定的导电性，就可以在不受温度、压力、密度、黏度等条件影响下测量体积流量；（2）输出电流与体积成正比，测量量程较宽，量程比一般为10∶1，最高可达100∶1；（3）测量管内无可动部件和阻流体，因而无压力损失，无机械惯性，响应速度快；（4）可以测量正、反方向流体流量。

 

    2 选型

 

    2.1 流量计类型的选择

 

    2.1.1 一体型和分体型

 

    一体型和分体型各有优点，选择的基本原则是：分体型一般应用于有量程范围选择、批量控制、长期浸泡在水中等恶劣环境场合，如高、低温流体、强振动等环境中；一体型在大部分场合都能满足使用要求。

 

    2.1.2 一般型和防爆型

 

    用户可根据现场介质及环境的防爆等级决定选择一般型或防爆型，产品手册中一般都给出产品工作的防爆等级。

 

    2.2 传感器的口径选择

 

    在满足测量管内流速为0.3～10m/s的范围时，通常不建议使用异径管。选择流速时应考虑未来增加流量负荷的可能。

 

    测量管的口径是电磁流量计成本的重要组成部分，对于大口径的电磁流量计，口径越大，价格越高。在流速偏低的管系，从测量精度考虑，仪表口径应小于管径，用异径管连接。基于以上考虑，对于流速偏低、工艺参数稳定的情况选用缩径提高流速，不仅可以提高测量精度，又可以节约成本。

 

    2.3 电极和接地环材料的选择

 

    电极材料的选择要根据被测介质的理化性质，包括介质的组分、腐蚀性和磨蚀性等。电极成本是流量计成本的一大部分，选择合适的电极能得到很好的测量效果，也能减少浪费。NaCl饱和水溶液为中性，选择不锈钢SUS316L就能满足要求，为最经济的选型；选哈氏合金、钽电极等也能满足要求，但成本高得多。当溶液温度较高时必须选用哈氏合金、钽等电极。一般情况下，电极材料耐腐蚀性要比管道高一个等级。

 

    接地环的耐腐蚀性要求比电极低，通常选用耐酸钢或哈氏合金，从经济角度考虑，较少采用钽等贵重金属。

 

    电极及接地环材质的选择可参考表1。

 

表1 常用金属材料耐蚀性能表

 

 

 

    2.4 衬里材料的选择

 

    应根据被测介质种类和工作温度选择衬里材料，同时考虑腐蚀性和磨蚀性要求，常见的有PTFE、FEP、PFA、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。氯丁橡胶用于非腐蚀性或弱腐蚀性液体，价格最为低廉，一般用于工业用水、废污水及弱酸碱；PTFE、FEP、PFA均属于氟塑料，它们具有良好的耐腐蚀性，适用于强酸碱介质，但耐磨性较差，不能用于矿浆液；聚氨酯橡胶具有极好的耐磨性，但耐腐蚀性和耐高温性较差，一般适用于矿浆液、介质温度低于40～60℃的场合；陶瓷具有极好的耐腐蚀性和耐磨性，可用于具有腐蚀性的矿浆，但性脆，安装夹紧时易碎，也可用于高温介质，但要防止温度剧变，一般温度突变不能大于100℃。各材料之间有着一些相同和相背的特点，有一些场合可通用，另一些场合则不能通用，要根据衬里材料的理化性质选用。

 

    2.5 防护等级的选择

 

    根据仪表的实际工作条件选用防护等级，若仪表在地面以下处于水淹状态选IP68；若仪表安装在地面以上，并且环境不潮湿，则选IP65。

 

    3 安装

 

    3.1 直管段要求

 

    仪表安装时要保证有足够的直管段，一般遵从前5D后3D的原则（D为管道直径）。安装时尽可能远离阀门、弯头、三通、异径管等影响流态分布的管段，如不可避免，需把流量计安装在这些管件的前面，一般要求异径管、阀门后10D，90°弯头、三通后5D直管段。

 

    3.2 安装方向及位置

 

    传感器垂直安装最为理想，但要注意流体流向应为下进上出。水平安装时电极的轴线应水平，如电极的轴线与地面垂直，处于上面的电极易集气，下面的电极易结垢或被污物覆盖，影响电极与流体的接触，造成误差。安装位置应选择在测量导管内任何时候都能充满液体的地方，以防止由于测量管内没有液体而显示不在零点上所引起的误差。因为阀的节流作用，使管道中的压力降低，从而产生气泡。管路设计中，应确保液体不产生气泡，流量计应尽量安装在阀的上游。传感器的周围不能有较大的干扰电磁场（如大功率电机、变压器等），以免产生测量误差。

 

    3.3 接地

 

    电磁流量计测量线路把被测液体电位作为零电位，多数场合被测液体为地电位，转换器的输入端中点是通过传感器输出信号的接地点与被测流体电气连通的。另外，电磁流量计传感器的输出信号很小，在满量程时只有2.5～8.0mV，流量很小时，输出只有几微伏，外界略有干扰就会影响仪表精度。为保证电磁流量计能够正常工作及减少电气干扰，需有良好的接地措施。

 

    电磁流量计接地时，应注意：（1）传感器的测量管、外壳、屏蔽线以及转换器、二次仪表均需接地；（2）传感器、转换器应单独接地，绝对不要连在电机、工艺管道上，接地电阻应小于10Ω；（3）传感器、转换器的接地在现场，去二次表的屏蔽层接地在控制室一侧，切勿多端接地，以免因电位不同而引入干扰；（4）传感器安装在金属管道上，将传感器的接地导线按制造厂的要求连接在两侧管道法兰上就可形成可靠地接地回路（见图1）。仪表的接地点应独立，不允许与其他电气设备的接地线连接在一起。

 

 

 

图1 传感器在金属管道上的接地安装

 

    传感器安装在塑料管道或内壁有绝缘涂层、衬里的管道上，两端应安装接地环（或带有接地电极的金属短管），然后用导线连接，使管内流动的介质与大地短路，具有零电位（见图2）。

 

 

 

图2 传感器在绝缘管道上的接地安装

 

    3.4 配管

 

    （1）为消除法兰跳动和断裂，流量计安装时应校正管道的不对中或倾斜，以及两法兰之间的安装距离偏差。如果安装在较长的架空管线上，流量计2法兰间应有支撑管线的支座，防止管路振动产生应力。

 

    （2）清除管道中焊渣等异物。

 

    3.5 加装异径管时应注意的问题

 

    为了在安装异径管后对于流态不造成太大的影响，要求异径管的中心锥角不大于15°，越小越好，这也是实践中常被忽略的问题。