關于電磁流量計的應用

李君

摘要：電磁流量計已廣泛應用于電站、化工、石油、礦冶、鋼鐵、環保、食品、制糖、制藥等領域。為了電磁流量計能夠更好的用于各個領域，適應各種復雜的工況，本文從電磁流量計的原理、優缺點、選型、安裝幾個方面介紹了我們在使用電磁流量計的工作中需要注意的事項，力求簡單適用，滿足工藝需要。

關鍵詞：電磁流量計、原理、優缺點、選型、安裝

一、電磁流量計工作原理

電磁流量計（Eletromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）是20世紀50～60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計是根據法拉第電磁感應原理制成的，將流量測量轉換成感應電勢的測量，用來測量導電液體體積流量的儀表。如下圖一，均勻磁場中垂直于磁場方向放置一個不導磁管道，導電液體在管道中以一定流速流動時切割磁力線，將在與流體流動方向和磁場方向都垂直的方向上產生感應電勢。由于其獨特的優點，電磁流量計目前已廣泛應用于電站、化工、石油、礦冶、鋼鐵、環保、食品、制糖、制藥等領域，用來測量各種酸堿鹽溶液、泥漿、礦漿、紙漿、纖維漿、糖漿、石灰乳、污水、冷卻原水、給排水、雙養水、啤酒、麥汁、各種飲料等導電流體介質的體積流量。

在結構上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩部分組成，分成一體式和分體式兩種。傳感器安裝在工業過程管道上，它的作用是將流進管道內的液體體積流量值線性地變換成感生電勢信號，并通過傳輸線將此信號送到轉換器，轉換器將傳感器送來的流量信號進行放大，并轉換成與流量信號成正比的標準電信號輸出，以進行顯示，累積和調節控制。

感應電勢與流速之間的關系式為：

E=BDV-----式（1）

式中，

E—感應電勢，V；

B—磁感應強度，T；

D—傳感器通道內徑，m；

v—流體在通道內的平均流速，m/s。

由式（1）可知，感應電勢與流體的平均流速成正比關系，所以說電磁流量計屬測速式流量計。流體所感應的電勢由兩支與液體接觸的電極檢出，并傳送至轉換器，由轉換器完成信號放大，并轉換成標準的輸出信號輸送至顯示器和累計單元。

信號轉換器的輸出是以頻率輸出，轉換器的轉換標準是：無論傳感器的口徑及測量范圍，其輸出為標準頻率，即1m/s流速轉換為1000脈沖/s，即1000HZ。至于頻率與流量之間的關系，知道頻率就知道平均流速，平均流速與傳感器流通截面積（即ΠD2/4）的乘積為流體的體積流量Q，關系式為：Q=ΠD2V/4。

二、電磁流量計的優缺點

1、優點

（1）電磁流量計的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易阻塞適用于測量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。

（2）電磁流量計不產生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力，節能效果顯著，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。

（3）電磁流量計所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。

（4）只要合理選擇電極材料，即可達到耐腐蝕、耐磨損的要求，因此，使用壽命長，維護要求低。

（5）測量范圍大，可以任意改變量程；無機械慣性，因此反應靈敏，可以測量瞬時脈動流量。

（6）可以測定水平或垂直管道中正、反兩個方向的流量；輸出信號可以是脈沖、電流或頻率等方式，比較靈活。

（7）易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應用于腐蝕性流體。

2、缺點

（1）電磁流量計不能測量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

（2）通用型電磁流量計由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于高溫高壓的流體體。

（3）電磁流量計信號易受外界電磁干擾；電磁流量計造價較高。

三、電磁流量計選型注意事項

1、電磁流量計的選型說明

正確地選用電磁流量計是保證用好電磁流量計的前提條件。選用什么種類的電磁流量計應根據被測流體介質的物理性質和化學性質來決定，使電磁流量計的通徑，流量范圍，襯里材料，電極材料和輸出電流等，都能適應被測流體的性質和性質和流量的要求。

2、可測量的流體介質

由電磁流量計的工作原理可知，能選用電磁流量計測量流量的流體必須是導電的，嚴格的說，除了高溫流體之外，只要電導率大于5μ/cm 的任何流體都選用相應的電磁流量計來測量流量，因此不導電的氣體，蒸汽，油類，丙酮等物質不能選用電磁流量計來測量流量

3、一體型或分體型的選擇

一體型：現場環境較好的情況下，一般都選用一體型，即傳感器和轉換器組裝成一體。分體型：即傳感器和轉換器分開裝于不同的地點，一般出現以下情況時選用分體型。

⑴環境溫度或流量計轉換器表面受輻射溫度超過60℃。

⑵管道震動較大的場合。

⑶會對傳感器的鋁殼嚴重腐蝕的場合。

⑷現場溫度較大或有腐蝕性氣體的場合。

⑸流量計裝在高空或并下調試不方便的場合。

（6）訂貨時應注明傳感器的轉換器分離距離，一般不能超過100m。

4、傳感器的口徑選擇

一般情況，考慮安裝方便，不要選擇異徑管。但前提是流量計管內的適用流速應在0.3m/S～10m/S范圍內。這種選擇常適用于新設計的工程，在選擇流速時紀要考慮現在的工作情況，又要考慮將來設備滿負荷運轉時的情況。但有時也選擇傳感器的口徑與連接的工藝管道口徑不相同。如下：

（1）管道內的流速偏低，工藝流量又較穩定，為滿足儀表對流量范圍的要求，在流量計處局部提高流速，選擇傳感器口徑小于工藝管道口徑，在傳感器前后加裝異徑管。

（2）對于大口徑電磁流量計，口徑越大，價格越高，對管道內流速偏低，工藝參數穩定的情況，可選用口徑較小的流量計，這不僅使流量計運行在較好的工作狀態下，同時降低投資成本。

5、電極材料的選擇

6、接地環材料的選擇

接地環材料可以與電極材料相同，一般可選與管道材料耐腐蝕性相同的材料。

7、襯里材料的選擇

四、總結

本文從五大方面介紹了電磁流量計的原理、優缺點、選型原則、安裝原則以及安裝附件選配原則，旨在滿足自控技術人員對電磁流量計的理論知識需求，提高理論水平，實際情況還要結合工程實際和電磁流量計廠家進行細節確認。希望通過本文可以對大家的工作帶來便利。

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