1概述(shu)
電磁流量計
（簡稱(cheng)EMF）是利用法拉第電(diàn)磁感應定律制成(cheng)的一種測量導🔞電(dian)液體體積流量的(de)流量計。20世紀50年代(dài)初，電磁流量計實(shi)現了工業化應用(yòng)。近年來，在世界範(fàn)圍内✉️，電磁流⛷️量計(jì)産量約占工業流(liú)量儀表總數的5％~6．5％。特(te)别♍是近幾年，該數(shù)值比例呈逐年上(shang)升趨勢。電磁流量(liàng)💃計作爲工業🤞流量(liàng)測量儀表的一種(zhǒng)，其具有諸多優點(diǎn)，如壓損極小；可測(cè)流量範圍大；适用(yong)的工業管徑㊙️範圍(wéi)寬，最大可達3000mm；輸出(chu)信号和被測流量(liàng)成線性，精😍度較高(gao)；可測量電導🔱率衾(qin)5ns/cm的酸、堿、鹽溶液☂️、水(shui)、污水、腐蝕性液體(tǐ)以及泥漿、礦漿、紙(zhǐ)漿等流體流量。電(dian)磁流💘量計應用領(ling)域非常廣泛，按應(yīng)用場合有大口徑(jing)、中💚小口徑、小口徑(jing)和微小口徑之分(fèn)，其中大口徑電磁(ci)流量計較多應用(yong)于給排水、污水處(chu)理及油氣田注水(shuǐ)等工程，中小口徑(jìng)常應用于固液雙(shuāng)相等難測流體或(huò)高要求場所，如測(cè)量造紙工業紙聚(ju)液和黑液💚、有色冶(ye)金業的礦漿、選煤(méi)廠的煤漿、化學工(gōng)業的強腐蝕液、鋼(gang)鐵🏃♀️工業高爐風口(kǒu)冷卻水控制⛷️、長距(jù)離管道煤的水力(li)輸送的流量✊測量(liàng)📐和控制等，而小口(kǒu)徑和微小口徑常(chang)應用于醫藥工業(ye)、食品工業、生物工(gong)程等有衛✏️生要求(qiu)的場所。
2電磁流量(liàng)計的選型
2.1
電磁流(liú)量計的工作原理(lǐ)是根據法拉第電(dian)磁感應🏃🏻♂️定⚽律，導體(tǐ)在磁場中運動時(shí)切割磁力線，在導(dao)體的兩端産生感(gan)應電動勢，如圖1所(suo)示。電動勢的方向(xiàng)由右手定則确定(dìng)。導電性液體的流(liu)動方向、磁場和感(gǎn)應電動勢的方向(xiang)三者互相垂👌直。
電磁流量計計(ji)算公式爲：
E=kBDn（1）
式中：
E爲(wèi)感應電動勢，即流(liu)量信号，Ｖ；
k爲系數；
K爲(wèi)磁感應強度，Ｔ；
Ｄ爲測(cè)量管内徑,m；
n爲液體(tǐ)平均流速，m/s；
設：液體(tǐ)體積流量爲qn，
2.2電磁(cí)流量計的選型
電(diàn)磁流量計是一種(zhǒng)在工業流程中最(zuì)爲常見的流量測(cè)量儀表，電磁流量(liang)計的穩定與可靠(kao)，對于整個計量系(xi)統影響很大。保證(zheng)電磁流量計穩定(ding)及可靠🈲的工作👉，最(zuì)重要的是選型。一(yī)台不适合🌏測量工(gōng)況的電磁流量👉計(jì)，即使在日常使用(yòng)🔞中完全符合操作(zuo)規✍️範，頻繁精細的(de)保養維護，也無法(fa)避免頻繁的故障(zhàng)。電磁流量計在選(xuan)型中通常應💰注意(yì)以下７大要素；
（1）精度(dù)等級和功能
電磁(cí)流最計的精度等(deng)級高低不同。精度(dù)高的基本誤差😍爲(wèi)（±0．5％~±2.5％）FS，精度低的則爲（±1．5％~±2．5％）ＦＳ。有(yǒu)些型号電磁流黾(miǎn)計有更🌈高的精度(du)，基本💚誤差僅（±0.2％~±0.3％）R,但有(yǒu)嚴格的安裝要求(qiú)和參比條件，例如(ru)環境溫度、前後置(zhì)直管段長度等因(yīn)素。因此在選型時(shí)應根據産品樣🌈本(běn)和工況條件進行(hang)綜合對比。
電磁流(liu)量計測量功能差(cha)别也很大，簡單的(de)隻是測量單向流(liu)量，輸出模拟信号(hao)至控制系統或顯(xiǎn)示儀表；多功能的(de)有測雙向流、量程(cheng)切換、上下限流量(liàng)報警、空管🔞喝電源(yuán)切斷報警、小流量(liang)切除🏃♂️。流量顯示和(he)總量計算、自動核(hé)對和故障自診斷(duan)、與上🐅位機通信和(hé)運動組态等。電磁(ci)流量計可選多種(zhǒng)串行數字通信接(jie)口，如HART協議、PROFTBUS、FF現場總(zǒng)線等。
（2）流速、滿度流(liu)量和口徑
電磁流(liu)量計滿度流量時(shi)液體流速可在1~10m/s範(fan)圍内選用，範圍比(bi)較寬。上限流速在(zài)原理上雖不受限(xian)制，但通常建議不(bú)超過5m/s，除非襯裏材(cai)料能承受液流沖(chòng)刷；實際應用中很(hěn)少超過７m/s，超過10m/s則🧑🏽🤝🧑🏻更(gèng)爲罕見。滿度流量(liang)的流速下⛷️限一般(bān)爲🏃🏻1m/s，有些型号電磁(cí)流量計則爲0．5m/s。用😄于(yú)有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質的流體(ti)，選用流速不低于(yu)2m/s，最好提高到3~4m/s或以(yi)上，起到自清掃、防(fáng)止粘附沉積等作(zuo)用。用于礦漿等磨(mo)耗性強的流體，常(cháng)用流速應低于2~3m/s，以(yi)降低對襯裏和電(dian)極的磨損。在測量(liàng)接近阈值的低電(diàn)導液體，盡可能選(xuǎn)定較低流速（＜0.5~lm/s），因流(liú)速提高流動噪聲(shēng)會増加，而出現輸(shū)出晃動現象。
電磁(ci)流鼠計口徑從10mm~3000mm不(bu)等。電磁流量計口(kou)徑選型不一定與(yǔ)管徑相同，具體應(yīng)根據流景範圍結(jie)合選型樣本進行(háng)确定。通常按流蟥(huáng)範圍可進行縮徑(jing)或同徑選擇🔴，當采(cǎi)用縮徑處理時，一(yi)般不應縮至管徑(jing)1/2以🤟下。
（3）液體電導率(lǜ)
選用電磁流量計(jì)的前提是被測液(yè)體必須是導電的(de)，不🧑🏾🤝🧑🏼能低于阈值下(xià)限值。電導率低于(yú)阈值會産生測量(liàng)誤差直至不能使(shi)用💰，超過阈值即使(shǐ)變化也可以測量(liàng)，示值誤差變化不(bu)大，通用型電🈲磁流(liu)量計的阈值在10-4~（5×10-6）S/cm之(zhī)間，視型号而異。使(shi)用時還取決于傳(chuan)感器⭕和轉換器間(jiān)🌈流量信号線長度(du)及其分布電容，制(zhi)造👣廠使用說明書(shū)中通常規定電導(dǎo)率相對應的信号(hào)☀️線長度。非接觸電(diàn)容耦合大面積電(diàn)極的儀表則可🥵測(ce)電導率低至5×10-8S/cm的液(ye)體.
工業用水及其(qí)水溶液的電導率(lü)＞10-4S/cm,酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4~10-1S/cm之間，計量不(bú)存在問題，低度蒸(zheng)餾水爲10-5S/cm也不存⁉️在(zài)問題。石油制品和(hé)有機㊙️溶劑電導率(lü)過低就不能使用(yong)。通常液體電導率(lǜ)宜比流量計制造(zào)廠規定的阈值至(zhì)少大一個數量級(ji)。因爲制造廠儀表(biǎo)規範規定的下限(xiàn)值是在各種使用(yòng)條件較好狀态下(xia)可測☀️量的最低值(zhi)。是受到一些使用(yòng)條件限制，如電🍉導(dao)率均勻性、連🧑🏽🤝🧑🏻接信(xìn)号線、外界😄噪聲等(deng)，否則會出現輸出(chu)晃動現象等。
（4）液體(ti)中含有混入物
混(hùn)入成泡狀流的微(wēi)小氣泡仍可正常(cháng)工作，但測得的是(shi)含氣泡體積的混(hùn)合體積流量；如氣(qi)體含量增🔞加到形(xing)成彈（塊）狀流♻️，因電(dian)極可能被氣體蓋(gài)住使電路瞬時斷(duan)開，出現輸出🧡晃動(dòng)甚至不能正常工(gong)作。
對含有硬質固(gu)體顆粒介質的計(ji)量應用，應注意對(duì)傳感器🔅襯🚶♀️裏的磨(mó)損程度，測量管内(nei)徑擴大會産生附(fù)加誤差。這種場合(hé)應選用耐磨性較(jiao)好的陶瓷襯裏或(huo)聚氨酯橡🌈膠襯裏(li)🏒，同時建議傳感器(qì)安裝在垂直管道(dao)上，使管道磨損均(jun1)勻，消除水平安裝(zhuāng)下半部局部磨損(sǔn)嚴重的缺點。也可(ke)以在傳感🔞器進口(kǒu)端加裝噴嘴形護(hù)♈套🚶，相對延長使用(yong)😄期。
（5）附着和沉澱
測(ce)量易在管壁附着(zhe)和沉澱物質的流(liú)體時，若附着💘的是(shi)比液🐆體電導率高(gāo)的導電物質，信号(hào)電勢将被短路而(ér)不能工作，若是非(fēi)導電層則應注意(yi)電極的污染，譬如(rú)選用不易附着尖(jian)形或半球形突出(chu)電極、可更換式電(diàn)極、刮刀式清垢電(dian)📱極等。
國外産品曾(céng)有電極上裝超聲(shēng)波換能器，以清除(chú)表面垢層，但現🐅已(yǐ)少見；也有暫時斷(duan)開測量電路，在電(dian)極簡短時間内流(liu)過低壓大電流，灼(zhuó)燒清除附着油脂(zhi)類附着層。易産生(sheng)附着的場所可提(ti)高流速以達🐆到自(zi)清掃的目的，還可(kě)以采取🔱較方便的(de)易清洗的☔管道連(lián)接，可不拆卸清洗(xǐ)傳感器。非接觸型(xíng)電極電磁流量計(jì)附着♈非導電膜層(céng)，流量計仍能工作(zuo)，但若爲高導電層(céng)則同樣不能工作(zuò)。
（6）襯裏材料的選擇(ze)
電磁流量計常用(yong)襯裏材料（或直接(jie)與介質接觸的測(ce)量管）有氟塑料、聚(ju)氨酯橡膠、氯丁橡(xiang)膠和陶瓷等。近年(nián)有采用高純氧化(hua)鋁陶瓷制成襯裏(lǐ)的，但隻限🤞中小口(kou)徑傳感器。氯丁♋橡(xiàng)膠和玻璃鋼👌用于(yu)非腐蝕性或弱腐(fu)🌈蝕性液體㊙️，如工業(ye)用⚽水、廢污水及弱(ruò)酸堿，價格最爲低(dī)廉。氟塑料具有優(you)良的耐🔞化學腐蝕(shi)性，但耐磨性差，不(bu)♍能用于測量礦漿(jiang)液。氟塑料中最早(zao)應用的是聚四氟(fú)乙烯，因與測量管(guan)間僅靠壓貼，無粘(zhan)⭐結力，不能用于負(fu)✂️壓管道，後開發各(ge)🌈種改性品種，實現(xiàn)注塑成形，與測量(liàng)管有較強結合力(li)，可用于負✉️壓，聚氨(ān)酯橡膠有極好的(de)🎯耐磨耗性，但耐酸(suān)堿的腐🧡蝕性較差(chà)。它的耐磨性相當(dāng)于天然橡膠的10倍(bei)，适用于煤漿、礦聚(jù)等；介質溫度要低(di)于40~60/70℃。氧化鋁陶瓷有(you)極好的耐磨耗性(xìng)和對強酸堿的耐(nài)磨腐蝕性，耐磨性(xìng)約爲聚氨酯橡膠(jiao)的10倍，适用于具有(you)🚶♀️腐蝕性的礦漿；但(dan)性脆，安裝夾緊時(shí)疏忽易碎，可用于(yú)🍉較高溫度（120~140/180℃）但要防(fang)止溫度劇變，如通(tōng)蒸汽滅菌，一般溫(wēn)度突變不🤩能＞100℃，升溫(wen)150℃要有10min時間。
（7）電極和(he)接地環材料選擇(ze)
1）電極材料選擇
電(dian)極對測量介質的(de)耐腐是材料首選(xuan)考慮的因素；其次(cì)考慮是否産生鈍(dùn)化等表面效應和(he)所形成的噪聲🎯。
電(diàn)極耐腐蝕材料
電(dian)磁流量計電極的(de)耐腐蝕性要求很(hen)高，常用金屬材料(liao)🐆有含钼耐酸鋼，哈(ha)氏合金等，幾乎可(ke)覆蓋全部化學液(yè)。此外還有适用于(yu)漿液等的低噪聲(sheng)電極，它🥰們是導電(dian)橡膠電極、導電氟(fu)塑⁉️料電極♉和多孔(kong)性陶瓷電極，或包(bāo)覆這些材料的金(jin)屬電極。在原則上(shàng)電👌極材料的選擇(ze)應從使用者借鑒(jiàn)該介質在其他設(shè)🔞備的應用實際🏃♂️和(hé)以往的經驗來确(que)定。
②避免電極表面(mian)效應
電磁流量計(jì)電極的耐腐蝕性(xìng)是選擇材料的重(zhòng)要因素，但有💁時候(hòu)電極材料對被測(ce)介質有很好的耐(nai)腐蝕🐆性，卻不一定(ding)就是适⛱️用的材料(liao)，還要避免産生電(dian)極表面效應。電極(jí)表面效應分爲表(biao)面化學反應⛷️、電化(huà)學和極化現象以(yǐ)及電極的觸媒作(zuo)用三個方面。化學(xué)反應效應如電極(ji)表面與被測介質(zhi)接觸後，形成鈍化(hua)膜或㊙️氧化層。他們(men)對⛷️耐腐蝕性能可(ke)能起到積極保護(hu)作用，但也有🚩可能(neng)增加表面接觸電(diàn)阻。例如钽與水接(jiē)觸就✏️會被氧化，生(sheng)成絕緣💋層。對于避(bì)免或減輕電極表(biǎo)面效應的介質一(yī)電極材料匹配，還(hai)沒有像腐蝕性那(na)樣有充足的資料(liao)可查，隻有一些有(yǒu)限經驗📞，尚待在實(shi)踐中🥵積累。
2）接地環(huán)材料選擇
接地環(huan)連接在塑料管道(dào)或襯絕緣襯裏金(jīn)屬管道的流♈量傳(chuan)感⛱️器兩端，其耐腐(fu)蝕要求比電極低(dī)，可定期更換。接💘地(dì)環材料通常🌈選用(yong)耐酸鋼或哈氏合(hé)金，因體積大從經(jing)濟上考慮較少采(cǎi)用钽🈲、鉑等貴重金(jīn)🍉屬。因金屬工藝管(guǎn)道直接與流體接(jiē)觸，電磁流量計不(bú)需要接地😍環。
3結束(shù)語
電磁流量計是(shì)酸、堿、鹽溶液、水、污(wū)水以及泥漿、礦漿(jiāng)等☁️介質常用的量(liàng)化手段及可視化(huà)窗口。電磁流量計(jì)的合理選型是計(ji)量數據真實、準确(què)、可靠的根本性保(bǎo)證，直接影響到企(qi)業生産經營的決(jué)策速度和✏️決策水(shuǐ)平，直接關系到企(qi)業經濟效益和社(she)會信譽🈲。做好電磁(cí)流量計選型工作(zuò)是儀表人孜孜不(bu)倦的🔞追求。
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