電磁流量計

• 概述

電磁流量計(以下簡稱EMF)是利用法拉弟電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。

• 工作原理

EMF的基本原理是法拉弟電磁感應定律，即導體在磁場中切割磁力運動時在其兩端產生感應電動勢。如圖所示，導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動，與流動方向垂直的方向上產生與流量成比例的感應電勢，電動勢的方向按“弗來明右手規則”，其值如下式：

式中  E——感應電動勢，即流量信號，V；

      K——系數；

      B——磁感應強度，T；

      D——測量管內徑，m

      ——平均流速，m／s。

  設液體的體積流量為q_v(m³／s)，q_v=∏D²/4則

    E=(4kB／∏D)q_v=Kq_v

式中K為儀表常數，K=4kB／∏D.

• 使用

使用時應注意的一般事項:   ‘

    液體應具有測量所需的電導率，并要求電導率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產生電導率不均勻場所，例如其上游附近加入藥液，加液點設于傳感器下游。

    使用時傳感器測量管必須充滿液體(非滿管型例外)。

    有混合時，其分布應大體均勻。

    液體應與地同電位，必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時，輸送液體產生摩擦靜電等原因，造成液體與地間有電位差。

流量傳感器安裝:

    (1)安裝場所

    通常電磁流量傳感器外殼防護等級為IP65(GB 4208規定的防塵防噴水級)，對安裝場所有以下要求。

    1)測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時，避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學反應管道時，要裝在反應充分完成段的下游

    2)盡可能避免測量管內會變成負壓；

    3)選擇振動小的場所，特別對一體型儀表；

    4)避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場干擾：

    5)易于實現傳感器單獨接地的場所；

    6)盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體；

    7)環境溫度在一25／一l0—50／60。C范圍內，一體形結構溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些；

    8)環境相對濕度在10％~90％范圍內；

    9)盡可能避免受陽光直照；

    10)避免雨水浸淋，不會被水浸沒。

    如果防護等級是IP67(防塵防浸水級)或IP68(防塵防潛水級)，則無需上述8)、10)兩項要求。

  (2)直管段長度要求

  為獲得正常測量度，電磁流量傳感器上游也要有一定長度直管段，但其長度與大部分其他流量儀表相比要求較低。900彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線(不是傳感器進口端連接面)5倍直徑(5D)長度的直管段，不同開度的閥則

需10D；下游直管段為(2—3)D或無要求；但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內。各標準或檢定規程所提出上下游直管段長度亦不一致，匯集如表8．5所示，要求比通常要求高。這是由于為保證達到當前O．5級精度儀表的要求。IS0 6817是使用EMF的標準，該標準認為對任何類型流動擾動至少應有IOD的直管，性能變動才能保證不超過1％。IS0 9104和JJG l98是為評定EMF性能提出的文件；表中所列JJG l98的直管段長度是為精度0．5級及以上的儀表。

直管段長度要求

    如閥不能全開使用時，應按閥截流方向和電極軸成45。角度安裝，則附加誤差可大為減少。

    (3)安裝位置和流動方向

    傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測量固液兩相流體垂直安裝，自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重，低流速

時固相沉淀等缺點。   

  水平安裝時要使電極軸線平行于地平線，不要處于垂直于地平線，因為處于底部的電極易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號波動。

    (4)旁路管、便于清洗連接和預置入孔

    為便于在工藝管道繼續流動和傳感器停止流動時檢查和調整零點，應裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制，往往不易辦到。根據電極污染程度來校正測量值，或確定一個不影響測量值的污染程度判斷基準是困難的。除前文所述，采用非接觸電極或帶刮的刀清除裝置電極的儀表，可解決一些問題外，有時還需要清除內壁附著物，則可不卸下傳感器就地清洗。

    對于管徑大于1．5—1．6m的管系在EMF附近管道上，預置人孔，以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內壁。

    (5)負壓管系的安裝

    氟塑料襯里傳感器須謹慎地應用于負壓管系；正壓管系應防止產生負壓，例如液體溫度高于室溫的管系，關閉傳感器上下游截止閥停止運行后，流體冷卻收縮會形成負壓，應在傳感器附近裝負壓防止閥。有制造廠規定FIFE和PFA塑料襯里應用于負壓管系的壓力可在20~C、100°C、130°C時使用的壓力必須分別大于27、40、50kPa。

    (6)接地

    傳感器必須單獨接地(接地電阻100Q以下)。分離型原則上接地應在傳感器一側，轉換器接地應在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護管道上，除了傳感器和接地環一起接地外，還要用較粗銅導線(16mm²)繞過傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護電流與傳感器之間隔離。

    有時候雜散電流過大，如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響EMF正常測量，則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法[8]。同樣有陰極保護的管線上，陰極保護電流影響EMF‘測量時，也可采取本方法。

• 維護

    (1)零點檢查和調整

    儀表投入運行前，通電后必須在傳感器充滿液體靜止狀態下調整零點。投入運行后亦要根據液體使用條件定期停流作零點檢查；尤其對沉淀、易污染電極，含有固相的非清潔液，在運行初期應多作檢查，以獲得經驗確定正常檢查周期。交流激磁方式的EMF與矩形波激磁相比，更易產生零點漂移，因此更要注意檢查和調整。

    (2)定期檢查傳感器電性能

    1)粗略地測量電極間電阻斷開傳感器與轉換器間信號連線，傳感器內充滿液體，用萬用表測量兩電極與接地端的電阻值，是否在制造廠規定值范圍內，且所測得兩值大體相同。記錄下測量的電阻值，此值對以后判斷傳感器故障原因(如沉積層是導電的還是絕緣的)是有用的。

    2)檢查電極絕緣電阻傳感器放空液體，擦凈內壁，待*干燥后用兆歐計測量兩電極和接地端子間的電阻。    ：

    3)檢查激磁線圈絕緣電阻卸下傳感器激磁線圈端子與轉換器間連線，用兆歐計測量線圈的絕緣電阻。

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