1 电磁流量计的工作原理

        电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律而工作的流量测量仪表。测量范围通常能达到 20 ∶ 1，其测量的体积流量不受流体密度、粘度、温度压力等变化明显的影响。它能测量具有一定电导率的液体或液固混合物的体积流量，常用于检测酸、碱、盐、含固体颗粒液体的流量，这是它优越于其他流量计的特点，但电磁干扰和振动、腐蚀等因素对它影响较大。电磁流量计由传感器和转换器组成。

        电磁流量计传感器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部分组成，它将流量的变化转换成感应电动势的变化。转换器由电子元器件组成，它将微弱的感应电势放大，并转换成统一的标准信号输出，以便进行远传指示、记录、积算和调节。

 

                设在均匀磁场中，垂直于磁场方向有一个直径为 D 的管道。管道由导磁材料制成，内表面衬挂绝缘衬里。当导电的流体在导管内流动时，导电流体切割磁力线，因而在与磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电动势，如安装一对电极，则电极间产生和流速成比例的电位差。

                Ex = BDv (1)

                式中:Ex ———感应电动势;B———磁感应强度;D———管道内径;v———流体在管道中平均流速。

                由上式可得 v = E x /BD

                由上式可见，流体在管道中的体积流量与感应电动势成正比。在实际工作中由于永久磁场产生的感应电动势为直流，可导致电极极化或介质电解，引起检测误差，所以工业用仪表中多使用交变磁场。

此时，B = B max sinωt(3)

                感应电动势为

                

                式中:K =4B max /(D·π)·sinωt。

 

                当管道直径 D 和磁感应强度 B 不变时，感应电势 Ex 与体积流量 q v 成线性关系。若在管道两侧各插入一根电极，就可引出感应电势 E x ，测量此电势，就可求得流量qv 。

 

2 电磁流量计的安装要求

        选择正确的安装点和安装方法是使用好电磁流量计的关键，若安装失误，不但会影响测量精度，还会影响流量计的使用寿命，甚至会损坏流量计。

2． 1 直管段要求

        为保证电磁流量计的测量精度，仪表所在的上下游管段内壁应清洁，无明显凹痕、积垢和起皮等现象。流量计安装位置上下游直管段一般遵循前十后五原则，要求前直管段不小于10 D，后直管段不小于5 D;若在上游管段处有其他化学物质注入的情况下，极易导致电导率的不均匀性，流量计应尽量远离主入口至少20 D 处(如图        1);若电磁流量计上下游采用异径管时，异径管中心锥角 α 应小于15°(如图2)。

2． 2 电磁流量计安装注意事项

        (1)电磁流量计表体上的箭头所指方向为流体的正方向。

        (2)传感器尽量避免在架空的非常长的管道上安装传感器，若不得已安装时，必须在传感器上下游2D 处分别设置管道紧固装置，以防止较大的震动;

        (3)测量电极的轴线近似于水平方向(如图3)。

        (4)传感器应安装于管内任何时候均充满流体的地方，以免在管内无液体时出现指针不在零位的错觉。一般传感器的安装方向不限，以流体流过电极不形成气泡造为原则。

        (5)测量固液两相流体时，传感器最好垂直安装，且流体自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部分磨损严重。

        (6)安装在工艺不允许流量中断的管道时，应考虑仪表的清洗和维护，应安装旁通管道(如图 4)

        (7)应在传感器的下游安装控制阀和切断阀，不应安装在上游。

        (8)流量计绝对不能安装在泵的进口处，应安装在泵的出口处。

        (9)在电磁流量计的附近加负压防止阀，打开阀门，以防止传感器内形成负压，以导致衬里与金属导管剥离，引起电极泄露。

        (10)管道内径应与表体内径保持一致，以避免由节流产生漩涡流现象。安装环境应远离强磁场设备以防干扰，应尽量安装在干燥通风避免阳光直射处，不宜在潮湿、易积水的地方。

        (11)安装聚四氟乙烯衬里的流量计时，连接两个法兰的螺栓在拧紧时应注意均匀用力，否则容易压坏聚四氟乙烯衬里，最好应力矩扳手。

        (12)当管道内流速偏低，工艺流量又较稳定，为满足仪表对流速范围的要求，在仪表部分局部提报流速，可选择流量计口径小于工艺管道，并在流量计的前后加接异径管。为了在安装异径管后不过多影响流场分布，不影响电磁流量计的精度，要求异径管的中心锥角 α 不大于 15°，越小越好。这样可把异径管视为直管段的一部分。

 

2． 3 电磁流量计接地（推荐阅读：电磁流量计的三种接地方法）

       传感器的信号较微弱，一般为 2． 5 mV ～8 mV，尤其是当流量很小时，只有几微伏，因而在使用时要特别注意外来干扰对其测量精度的影响。所以安装时传感器的外壳、屏蔽线、测量导线、传感器两端的管道均需接至单设的接地点，以免因电位不等而引入附加干扰，同时避免附近有大电机、大变压器等磁源的干扰。下面简单介绍接地环接地方法。

       (1)传感器在金属管道上安装(金属管道内壁没有绝缘层)，如图 5。

        (2)传感器在塑料管道上或在绝缘衬里的管道上安装时，如图 6，传感器两端必须安装接地环或接地法兰。使管内流动的被测介质与大地短路，具有零电位，否则电磁流量计无法正常工作。

        (3)传感器在阴极保护管道上安装时，必须在传感器的两端安装接地环(或接地法兰)。因为有阴极保护的管道和地之间有一定的电位差，因此被测介质有很高的共模接地电位，所以传感器必须使用接地环，否则电磁流量计无法正常工作。

        (4)接地环接地要注意的问题，一是接地环要装在流量计的两侧端面上，它们必须与连接管道的法兰绝缘;二是仪表两侧连接管的法兰应该用截面积为 16 mm 2 的铜导线绕过传感器相连，使阴极保护电位与流量计之间的隔离;三是法兰连接螺栓必须绝缘，应使用绝缘材料制造的衬套和垫圈。

 

3 电磁流量计的使用维护

        (1)电磁流量计在正式运行前，接通电源后应在传感器充满介质的静止状态下调零。

        (2)使用电源时，传感器的二次表需使用同一相线，以免检测和反馈信号相位 120°，造成仪表无法正常工作。

        (3)传感器管内壁沉积垢层要定期清理，以防电极短路，尤其被测介质是海水、原水等，在管壁上容易沉积污垢。因此要求对流量计进行清洗，特别是在电极区域内。周期一般为 1 a，根据仪表使用情况而定。始终保持仪表的导管内绝缘衬里良好状态，以免酸、碱、盐等腐蚀，导致仪表无法检测。在大口径流量计附近的管道上增设人工孔，管道排空时，以便清洗人员通过人工孔进入流量计清洗。

        (4)当传感器接地不良时，电磁流量计的抗电磁干扰能力会明显下降，需定期检查接地是否良好。

        (5)当信号电缆破损时，应及时更换，若无条件更换电缆，须做好破损处接头处理。在接头处焊接好，并做好绝缘防潮工作，以避免信号线绝缘下降而影响流量计的工作。

 

4 结束语

        由于电磁流量计可检测腐蚀性或含有颗粒、悬浮物液体流量且压力损失小的特点，被化工行业广泛应用于物料流量的计量和生产过程控制中，掌握电磁流量计正确的安装和使用方法可延长其使用寿命，为化工生产提供计量保证。