【摘要】電磁流量計(jì)是化工生產(chǎn)中測(cè)量導(dǎo)電液體流量的實(shí)惠工具。本文對(duì)電磁流量計(jì)在安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行探討，并介紹了電磁流量計(jì)在化工實(shí)際應(yīng)用中遇到的故障及處理方法。

　　1.引言
　　流量是化工生產(chǎn)中重要的測(cè)定參數(shù)之一，而電磁流量計(jì)在化工應(yīng)用中約占工業(yè)流量?jī)x表總數(shù)的5%-6.5%，特別是2000年以來(lái)，這個(gè)數(shù)值仍有上升趨勢(shì)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程各種參數(shù)（如壓力、溫度、液位等）的測(cè)量中，以流量測(cè)量***為復(fù)雜，也是較難準(zhǔn)確測(cè)量的參數(shù)。在數(shù)十種常用流量測(cè)量?jī)x表中，電磁流量計(jì)因其本身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)而處于重要的使用位置。就測(cè)量導(dǎo)電液體流量而言，不管目的是監(jiān)控還是計(jì)量，電磁流量計(jì)都能做到測(cè)量穩(wěn)定、可靠、精度高、易維護(hù)。
　　2.電磁流量計(jì)的工作原理和結(jié)構(gòu)
　　電磁流量計(jì)的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，在EMF測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，由管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量并引出感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)流體與測(cè)量電極的電磁隔離。假設(shè)電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度B（T）為恒定，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ue（V）正比于流體平均速度（m/s），系數(shù)為k，測(cè)量管內(nèi)徑L（m）為已知，則體積流量Qv（m3/s）可通過(guò)如下公式計(jì)算：
　　Uc=kBL (1.1)
　　Qv=L2/4-(L/4B)Ue (1.2)
　　EMF由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測(cè)量管上下裝有勵(lì)磁線圈，通勵(lì)磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到變送器。勵(lì)磁電流則由變送器提供。
　　變送器：圖1

　　傳感器：圖2
　　3.電磁流量計(jì)的性能
　　適用于電導(dǎo)率大于5μS/m的導(dǎo)電液體，介質(zhì)的***高壓力為4Mpa，介質(zhì)的溫度范圍為-60～180℃，具有測(cè)量精度高、量程比大（***大可達(dá)1000:1）、系統(tǒng)無(wú)壓力損失、附加功能多等特點(diǎn)。前后直管段為5D和2D。電磁流量計(jì)的傳感器***高防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP68（潛水型），有普通型、隔爆型和本安型三類產(chǎn)品。電磁流量計(jì)可以在任意管道上安裝，但是電磁流量計(jì)測(cè)量電極的軸線必須保持水平方向，且與管道中心線互相垂直。電磁流量計(jì)的傳感器一定要安裝在不產(chǎn)生氣體的管道上，同時(shí)液體必須充滿管道。用于易粘附、沉積、結(jié)垢等介質(zhì)時(shí)，流速要求應(yīng)不低于2m/s，***好提高到3-4m/s或以上，起到自清洗、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨蝕性強(qiáng)的流體，流速應(yīng)低于2～3m/s，以降低襯里和電極的磨損。襯里、電極和接地環(huán)材料的選擇也很關(guān)鍵，受襯里材料和電極絕緣材料的溫度限制，不能測(cè)量較高溫度的液體。
　　4.電磁流量計(jì)的安裝
　　傳感器可安裝在任何位置，垂直水平也可傾斜，但安裝應(yīng)保證測(cè)量管內(nèi)任何時(shí)候都能充滿介質(zhì)，不得有不滿管現(xiàn)象或者有大量氣泡能過(guò)傳感器(圖3)傳感器水平安裝時(shí)電極中心軸線盡量水平(圖4)。
　　對(duì)于液固兩相介質(zhì)，***好是垂直安裝(圖5)。
　　傳感器應(yīng)遠(yuǎn)離大功率變頻器或強(qiáng)磁場(chǎng)源。外磁場(chǎng)強(qiáng)度<400mA(圖6)。
　　保證直管段長(zhǎng)度(圖7)。
　　工藝管道密封橡膠墊接地法蘭應(yīng)同心，不得相互錯(cuò)位，避免產(chǎn)生漩渦流，影響流量信號(hào)(圖8)。
　　在傳感器臨近管道進(jìn)行焊接或火焰切割時(shí)，要有隔離措施防止襯里受熱。
　　其他需要注意的安裝事項(xiàng)：
　　a.盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓；
　　b.選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表；
　　c.避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；
　　d.易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所；
　　e.盡可能避開(kāi)周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
　　f.盡可能避免受陽(yáng)光直照
　　5.電磁流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用故障的分析
　　5.1 故障現(xiàn)象
　　在某次調(diào)度值班中，發(fā)現(xiàn)在合成車間一個(gè)重要裝置內(nèi)的一個(gè)電磁流量計(jì)的流量數(shù)值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)大幅度跳動(dòng)，特別是在開(kāi)車的時(shí)候，從趨勢(shì)圖上看出流量波動(dòng)很大，趨勢(shì)圖雜亂，已經(jīng)無(wú)法正確辨讀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際流量值。
　　5.2 故障分析
　　安排技術(shù)人員進(jìn)行故障排查。首先排除調(diào)度集控室到現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)之間的網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)及時(shí)鐘不同步問(wèn)題，又對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表安裝、電極、接地反復(fù)檢查，均無(wú)問(wèn)題，一直查不出原因。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，在混合罐內(nèi)的攪拌器停運(yùn)后發(fā)現(xiàn)流量數(shù)值穩(wěn)定了，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)，此攪拌器是側(cè)壁安裝，且其位置距流量計(jì)管線出口位置僅1m。很顯然，是攪拌器槳葉所翻起的浪波改變了管道出口的阻力。流量計(jì)出口到容器壁的距離D1約1.5m，由于距離太短，攪拌浪波使管道出口壓力波動(dòng)，從而使流量計(jì)出口流速不穩(wěn)，使流量值產(chǎn)生跳動(dòng)。之前安裝位置原理參見(jiàn)圖9。
　　電磁流量計(jì)安裝在位置A，其前后直管段長(zhǎng)度及接地均符合要求，但因混合罐內(nèi)的攪拌器是側(cè)壁安裝，所以實(shí)際攪拌器離電磁流量計(jì)距離較近，影響管道出口壓力，從而使電磁流量計(jì)流速出現(xiàn)較大波動(dòng)。
　　5.3 更改方案
　　經(jīng)過(guò)技術(shù)人員分析得出故障原因后，還是從安裝位置考慮，更換電磁流量計(jì)安裝位置。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，將流量計(jì)從位置A移動(dòng)到位置B，既符合流量計(jì)安裝要求，又避免了混合罐中攪拌器的影響，徹底解決了此次流量計(jì)流量值跳動(dòng)故障。改動(dòng)后安裝位置原理參見(jiàn)圖10。
　　5.4 其他故障
　　在實(shí)際應(yīng)用中，還會(huì)遇到各種各樣電磁流量計(jì)的故障現(xiàn)象，如：指示與實(shí)際流量結(jié)果不一致、零點(diǎn)不穩(wěn)定、無(wú)指示、液晶數(shù)字顯示連續(xù)降數(shù)等等現(xiàn)象。處理和預(yù)防方法除了保證電磁流量計(jì)的安裝要符合要求，使用過(guò)程中要愛(ài)惜維護(hù)，遇到故障時(shí)首先分析影響及干擾因素。當(dāng)遇到非安裝因素造成的故障，可按一下基本步驟先排查：
　　a.檢查流量計(jì)管線閥門(mén)是否全部打開(kāi)，管道是否充滿液體，流量計(jì)是否在接近流量范圍上限值流量下工作；
　　b.檢查儀表電源開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲等供電設(shè)施是否正常；檢查故障點(diǎn)是在電纜中或是在接收儀表中；
　　c.檢查轉(zhuǎn)換器的編號(hào)和儀表系數(shù)與傳感器是否正確；
　　d.檢查量程設(shè)定是否正確；
　　e.檢查流量計(jì)輸出連接是否正確及接地是否良好；
　　f.按轉(zhuǎn)換器部分規(guī)定內(nèi)容檢查。
 

對(duì)外部環(huán)境的要求： a．流量計(jì)應(yīng)避免安裝在溫度變化很大或受到設(shè)備高溫輻射的場(chǎng)所，若必須安 裝時(shí)須有隔熱、通風(fēng)的措施。 b．流量計(jì)zui好安裝在室內(nèi)，若必須安裝于室外，應(yīng)避免雨水淋澆，積水受淹 及太陽(yáng)曝曬，須有防潮和防曬措施。 c．流量計(jì)應(yīng)避免安裝在含有腐蝕性氣體的環(huán)境中，必須安裝時(shí)，須有通風(fēng)措 施。 d．為了安裝、維護(hù)、保養(yǎng)方便，在流量計(jì)周圍需有充裕的安裝空間。 e．流量計(jì)安裝場(chǎng)所應(yīng)避免有強(qiáng)磁場(chǎng)及強(qiáng)振動(dòng)源，如管道振動(dòng)大，在流量計(jì)兩 邊應(yīng)有固定管道的支座。

工藝管要求 a、 上、下游工藝管的內(nèi)徑與流量計(jì)的內(nèi)徑應(yīng)滿足：0.98DN≤D≤1.05DN（DN:流量計(jì)內(nèi)徑；D：工藝管內(nèi)徑） b、工藝管與流量計(jì)需同心，同軸偏差不大于0.05DN

★直管段

使用直管段可防止介質(zhì)因彎管、TT型三通、截止閥、變徑管的影響而產(chǎn)生渦流或失真

★接地 流量計(jì)必須按規(guī)定接地，以保證流量計(jì)可靠的工作、防止操作人員收到電擊 a.無(wú)內(nèi)壁涂層或襯里的金屬管道，不使用接地環(huán)進(jìn)行接地。 b.帶內(nèi)壁涂層或襯里的金屬管道和絕緣管道，使用接地環(huán)進(jìn)行接地。

介紹：

測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。流量計(jì)的測(cè)量管是一內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管。兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測(cè)量管上。其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。 勵(lì)磁線圈由雙向方波脈沖勵(lì)磁時(shí)，將在與測(cè)量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通量密度為B的工作磁場(chǎng)。此時(shí)，如果具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測(cè)量管，將切割磁力線感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)E。 電動(dòng)勢(shì)E正比于磁通量密度B、測(cè)量管內(nèi)徑d與平均流速V的乘積，電動(dòng)勢(shì)E(流量信號(hào))由電極檢出并通過(guò)電纜送至轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將流量信號(hào)放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖，摸擬電流等信號(hào)，用于流量的控制和調(diào)節(jié)。

E=KBdV 式中： E—為電極間的信號(hào)電壓(V) B—磁通密度(T) d—測(cè)量管內(nèi)徑(m) V—平均流速(m／s) 式中K，d為常數(shù)，由于勵(lì)磁電流是恒流的，故B也是常數(shù)，則由E=KBdV可知，體積流量Q與信號(hào)電壓E成正比，即流速感應(yīng)的信號(hào)電壓E與體積流量Q成線性關(guān)系。因此，只要測(cè)量出E就可確定流量Q。這就足電磁流量計(jì)的基本工作原理。

由E=KBdV可知，被測(cè)流體介質(zhì)的溫度、壓力、電導(dǎo)率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。至于流動(dòng)狀態(tài)只要符合軸對(duì)稱流動(dòng)(如層流或紊流)就不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的。因此說(shuō)電磁流量計(jì)是一種真正的體積流量計(jì)。對(duì)于制造廠和用戶來(lái)說(shuō)，只要用普通的水實(shí)際標(biāo)定后就可測(cè)量其他任何導(dǎo)電流體介質(zhì)的體積流量，而不需作任何修正，這是電磁流量計(jì)的一突出優(yōu)點(diǎn)，是其他任何流量計(jì)所沒(méi)有的。測(cè)量管內(nèi)無(wú)活動(dòng)及阻流部件，因此幾乎沒(méi)有壓力損失，并具有很高的可靠性。 技術(shù)參數(shù)：

口徑 測(cè)量范圍 口徑 測(cè)量范圍 口徑 測(cè)量范圍 (mm) (m 3 /h) (mm) (m 3 /h) (mm) (m 3 /h) DN10 0.14 ～ 1.40 DN125 22.08～ 441.56 DN700 692.37 ～13847.40 DN15 0.32 ～ 6.36 DN150 31.79～ 635.85 DN800 904.32～ 18086.40 DN20 0.57～ 11.30 DN200 56.52 ～ 1130.4 DN900 1144.5～ 22890.60 DN25 0.88～ 17.66 DN250 88.31 ～ 1766.25 DN1000 1413.0～ 28260.00 DN32 1.45～ 28.94 DN300 127.17～ 2543.40 DN1200 2034.7～ 40694.40 DN40 2.26～ 45.22 DN350 173.09～ 3461.85 DN1400 2769.4～ 55389.60 DN50 3.35～ 70.65 DN400 226.08～ 4521.60 DN1600 3617.2～ 72345.60 DN65 5.97～ 119.40 DN450 286.31～ 5722.65 DN1800 4578.1～ 91562.40 DN80 9.04～ 180.86 DN500 353.25～ 7065.00     DN100 14.13 ～ 282.60 DN600 508.68～ 10173.6

產(chǎn)品外形尺寸

一體型 A=155mm B=200mm C=240mm   分體型 A=85mm B=155mm C=115mm

公稱通徑DN 壓力等級(jí) 法蘭外徑D 螺栓孔中心圓直徑K 螺栓孔 n-L 總長(zhǎng)L 高度 參考重量kg 10 PN40 90 60 4-φ14 200 190 10 15 PN40 95 65 4-φ14 200 190 10 20 PN40 105 75 4-φ14 200 190 10 25 PN40 110 85 4-φ14 200 200 10 32 PN40 140 100 4-φ18 200 205 11 40 PN40 150 110 4-φ18 200 215 12 50 PN40 165 125 4-φ18 200 220 15 65 PN16 185 145 4-φ18 200 240 16 80 PN16 200 160 8-φ18 200 255 18 100 PN16 220 180 8-φ18 250 270 20 125 PN16 250 210 8-φ18 250 300 25 150 PN16 285 240 8-φ22 300 330 30 200 PN16 340 295 12-φ24 350 390 45 250 PN16 405 355 12-φ26 450 450 65 300 PN16 460 410 12-φ28 500 500 79 350 PN16 520 470 16-φ30 550 520 95 1 400 PN16 580 525 16-φ32 600 635 40 450 PN10 615 565 20-φ26 600 685 150 500 PN10 670 620 20-φ26 600 750 170 600 PN10 780 725 20-φ30 600 830 200 700 PN6.0 860 810 24-φ26 700 890 335 800 PN6.0 975 920 24-φ30 800 1095 440 900 PN6.0 1075 1020 24-φ30 900 1195 568 1000 PN6.0 1175 1120 28-φ30 1000 1295 758 1200 PN6.0 1405 1340 32-φ33 1200 1395 875 1400 PN6.0 1630 1560 36-φ36 1400 1595 1235 1600 PN6.0 1830 1760 40-φ36 1600 1700 1650 1800 PN6.0 2045 1970 44-φ39 1800 1930 1790

1.上表所有數(shù)據(jù)僅基于標(biāo)準(zhǔn)型傳感器 2.其他未列出的壓力等級(jí)，尺寸可能會(huì)不同 3.對(duì)于口徑較小的傳感器，表頭的尺寸可能大于傳感器 注：以上尺寸為參考尺寸，如有特殊選型該值可能會(huì)有所不同

　　6.結(jié)束語(yǔ)
　　電磁流量計(jì)作為工業(yè)流量測(cè)量?jī)x表的一種，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展起著重要的作用。為了更好的發(fā)揮自動(dòng)化儀表對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的支持和推動(dòng)作用，自動(dòng)化儀表專業(yè)人員在具備一定的專業(yè)知識(shí)的前提下，有必要在運(yùn)用方面和維護(hù)方面掌握一定的技巧和注意事項(xiàng)，只有如此，才能滿足企業(yè)需求，才能更好的為企業(yè)發(fā)展。