摘要(yào)： 防爆電磁(ci)流量計 廣(guǎng)泛應用于(yu)艦船、化工(gōng)、石油、水泥(ní)、醫藥等領(ling)域，其具有(yǒu)結構簡🐉單(dan)、測量範圍(wei)大、精度優(you)點，然而其(qí)使用場🚶所(suǒ)環境惡🥵劣(liè)，爲⭕了保證(zhèng)其性能以(yi)及降低能(néng)耗,介紹✂️了(le)電磁流量(liang)計🍉設計基(jī)本原理、防(fang)爆電🐅路設(shè)艦船外殼(ke)鹽及防護(hù)方法，并磁(ci)線圈仿真(zhēn)，該仿真可(kě)以作爲🔞勵(lì)磁系的模(mó)型！電磁流(liú)量計設計(jì)效率。
0引言(yán)
　　流量計是(shi)測量流體(tǐ)在一段時(shí)間過的體(tǐ)積或者質(zhi)量的儀器(qì)⚽，對于生産(chan)過程非常(chang)關鍵。随着(zhe)技術快速(su)發展，流量(liàng)計類🙇‍♀️越來(lái)越多，比如(rú)電磁流量(liàng)計、 超聲波(bo)量計 、熱式(shi)流量計以(yi)及震動流(liú)量計等，電(dian)磁流量計(jì)以其簡單(dān)🌈的🏒結構、可(ke)靠性高、精(jīng)度高等優(you)點，在生産(chǎn)和生活用(yong)比例占60%以(yi)上。然而，由(you)于在艦船(chuan)中其經常(cháng)處于🏃🏻潮濕(shī)、腐蝕的使(shi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼用環境，爲(wèi)此電磁流(liú)量計的防(fáng)爆性能設(shè)計降低流(liú)量計電池(chí)耗能🔞成爲(wei)熱點。
1電磁(cí)流量計設(shè)計基本原(yuan)理
　　電磁流(liú)量計是通(tong)過利用法(fǎ)拉第電磁(cí)感應定律(lǜ)設計❓，圖1爲(wèi)電磁流量(liang)計結構示(shi)意圖，管内(nei)爲導電性(xing)，勵磁線🚶‍♀️圈(quan)爲閉合回(huí)路，依據麥(mài)克斯韋電(dian)磁場理論(lùn)，産生工作(zuò)磁場。
對于(yu)直導體，在(zài)磁場中産(chan)生的感應(ying)電動勢E

式(shì)中，B--磁感應(yīng)強度;D一導(dǎo)體長度;.V一(yī)運動速度(du)。
　　圖2爲流體(ti)流動方向(xiàng)、磁場方向(xiang)和感應電(dian)動勢方向(xiàng)💜，符合右手(shou)規♻️律，感電(dian)動勢大小(xiao)見式（1)，對于(yu)管道内流(liú)體流量Q大(da)小見式(2)

将(jiāng)式(2)中V求出(chū)，帶入式(1)可(kě)得

由式(3)可(kě)知，管道尺(chi)寸确定，感(gan)應電動勢(shi)E與流量Q成(cheng)正比。


2防爆(bào)電路設計(ji)
　　依據釋放(fàng)源存在部(bù)位、釋放數(shu)量、擴散情(qing)況和通風(fēng)情況等條(tiáo)件，爆炸場(chang)所可分爲(wei)0區、1區和2區(qū)，對于礦用(yong)産品🚩，可以(yi)用于0區、1區(qū)和2區，對于(yú)礦用産品(pǐn)，可以用于(yu)0區的産品(pǐn)防爆類型(xing)隻有本質(zhi)安全性，對(duì)于用于0區(qu)的防爆電(diàn)磁流量計(ji) ，防爆性能(neng)至關重要(yao)。
　　本質安全(quán)型電氣設(she)備是指在(zai)正常運行(hang)和規定的(de)故障條件(jian)下，所産生(shēng)的火花或(huò)者熱效應(ying)均不能點(dian)燃爆炸性(xing)氣體合物(wu)的電氣設(shè)備[2]，本安電(dian)路設計時(shi)要從兩方(fang)面考慮，一(yī)是對本案(an)和非本案(an)部件進行(hang)隔離；二是(shì)能量限制(zhì)。
　　GB3836.4—2010求的隔離(li)包括爬電(dian)距離、電氣(qi)間隙和接(jie)地等要求(qiú)，比在👉GB3836.4—2010表5中(zhong)，依據電壓(ya)值來設計(ji)電氣間隙(xì)、爬電距離(lí)以及合适(shì)的CTI值絕緣(yuán)材料。能量(liang)限制主要(yao)涉及到元(yuán)件額定值(zhí)選擇，依據(ju)GB3836.4—2010，電分爲電(dian)阻性電路(lù)、電感性電(diàn)路和電容(rong)性電路，圖(tú)3所示。電磁(cí)流量計感(gan)器電氣部(bù)分由連個(ge)線圈組成(chéng)，包括電阻(zu)和電感，依(yi)據GB3836.4—2010圖A1中，根(gēn)據電磁流(liú)量計防爆(bao)類型和電(diàn)源電壓，确(què)定最小點(dian)🌈燃電流，比(bǐ)如設計工(gōng)作電壓爲(wèi)18V的IIC類本安(ān)電路，點燃(ran)電流爲0.66A，此(cǐ)外，要是電(dian)路慮安全(quán)系數，若是(shì)安全系數(shu)爲1.5,則最大(da)電流應小(xiao)于0.44A。根據GB3836.4—2010圖(tu)A6,依據電壓(ya)和電流，選(xuan)🚩擇合适電(dian)感值，對于(yú)18V、0.44A的電感電(dian)路，電感設(shè)計應在0.8mH以(yǐ)下。

　　爲了(le)無論電路(lu)在正常工(gōng)作狀态還(hái)是故障狀(zhuang)态，使安‼️端(duān)有定壓和(he)定流輸出(chū)特性，如圖(tu)4所示。選擇(ze)合适二極(ji)管安全栅(shan)或者齊納(nà)安全栅，若(ruo)勵磁信号(hao)是周期性(xing)雙向電流(liú)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，可以選擇(ze)TVS管。

3勵磁線圈(quān)仿真
　　利用(yong)COMSOL仿真軟件(jian)，對彎圓形(xíng)、彎菱形和(he)馬鞍形線(xiàn)圈進行仿(pang)真，采📞用相(xiàng)同線圈材(cái)料材質和(he)相同用料(liào)量，并在相(xiang)同勵磁電(dian)💰流、勵磁頻(pin)率條件下(xia)，比較勵磁(ci)線圈産生(shēng)的工作磁(ci)場強度分(fen)布情況。
首(shou)先建立仿(páng)真幾何模(mó)型，如圖5所(suǒ)示，爲彎圓(yuán)形勵磁線(xiàn)圈模型🧡，進(jin)🔞行電特性(xìng)、磁特性和(he)邊界條件(jiàn)設置，進行(háng)網格分析(xī)劃分等步(bu)驟，最後仿(páng)真可的磁(ci)場分布情(qing)況，圖6爲磁(cí)力線分布(bu)，圖7爲磁💞感(gǎn)應強度分(fèn)布。對于👌彎(wān)菱形和馬(ma)鞍型線圈(quān)采用相✏️同(tóng)步驟進行(hang)仿真模拟(nǐ)，如圖8所示(shi)，爲馬鞍型(xing)勵磁線圈(quan)。


　　通過模(mó)拟結果可(ke)以直觀得(de)出相應空(kōng)間點和面(mian)的磁🏃‍♂️場大(dà)小、磁場對(duì)稱情況，爲(wei)了更好比(bǐ)較不同幾(jǐ)何形态的(de)磁場沿管(guan)中軸線方(fāng)向。管軸線(xiàn)方向和整(zhěng)個區域内(nèi)的均勻☀️度(dù)情況，設定(ding)ε1、ε2、ε33個均勻度(dù)參數，表達(da)式☂️如下

　　仿(páng)真結果表(biao)明，三種形(xing)狀勵磁線(xian)圈磁感應(yīng)強度大小(xiao)關系爲：馬(mǎ)鞍形最小(xiao)、彎圓形最(zuì)大。均勻度(dù)分析表明(míng)，ε1：馬鞍形最(zuì)小，彎菱形(xíng)最大；ε2：馬鞍(ān)形最小，彎(wān)菱形最大(da)；ε3：馬鞍形最(zui)小，彎菱形(xing)最大。因此(cǐ)，磁感應強(qiang)度越大，電(dian)極收到的(de)信号越❓大(da)，所以彎圓(yuán)形效果最(zui)好；由于磁(ci)場均勻度(dù)越小，表明(ming)越均勻，渦(wo)電流🔞損耗(hao)和磁場邊(bian)緣效應越(yuè)小，爲此，馬(mǎ)鞍型勵磁(ci)線圈效果(guǒ)最好。
4艦船(chuan)外殼鹽霧(wu)試驗及防(fang)護
　　艦船用(yòng)電磁流量(liàng)計 外殼材(cai)質一般爲(wei)鑄鐵、鑄鋼(gang)和不鏽鋼(gang)，海洋中鹽(yán)霧♋濃度高(gāo)、海水飛沬(mèi)多造成設(she)備腐蝕嚴(yán)重，鹽霧直(zhi)接🍓影響❄️到(dào)設備的使(shǐ)用周期和(hé)可靠性，因(yīn)此，流量計(ji)外殼應進(jin)行鹽霧實(shí)驗，實驗方(fāng)法主要有(yǒu)♊戶外暴露(lù)實驗和實(shí)驗室鹽霧(wu)箱模拟兩(liang)種，使用使(shi)用标準有(you)GB/T2423.17—2008《電🌈工電子(zǐ)産品基本(běn)環境試💔驗(yàn)規程試驗(yan)💛Ka：鹽霧試驗(yàn)方法》和GB/T2423.18*2000《電(diàn)工電子産(chan)品環境試(shì)驗第2部分(fen)：試驗試驗(yan)Kb：鹽🆚霧，交變(biàn)（氯化鈉溶(rong)液）》。
5結語
　　電(dian)磁流量計(ji)由于其使(shǐ)用環境特(te)殊，因此其(qi)防爆性能(neng)和📐勵♍磁🔞系(xì)統研究至(zhi)關重要，對(dui)于電磁流(liu)量計基本(běn)原理和防(fang)爆電路設(she)計進行詳(xiang)細闡述，并(bìng)對不同形(xing)狀線圈感(gan)應磁場模(mo)拟。

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