1概述(shù)
電磁流量計
（簡(jiǎn)稱EMF）是利用法拉(la)第電磁感應定(dìng)律制成的一種(zhǒng)測量導電液✊體(ti)體積流量的流(liú)量計。20世紀50年代(dài)初，電磁流量🐕計(jì)實現了工業化(huà)應用。近年來，在(zai)世界範圍内，電(diàn)磁流🥰量計産量(liàng)約占工業流✍️量(liàng)儀表總數的5％~6．5％。特(te)别是近幾年，該(gai)數值比🏃♂️例呈逐(zhú)年上升趨勢。電(dian)磁流量計作爲(wèi)工業流量測量(liàng)儀表的一種，其(qi)具有諸多優點(dian)，如壓損極小🙇🏻；可(kě)測流量範圍大(da)；适用的工業管(guan)徑範圍寬，最大(da)可達3000mm；輸出信号(hào)和被測✏️流量成(chéng)線性，精度較高(gao)；可測量電導率(lü)衾5ns/cm的酸、堿、鹽溶(rong)液、水、污水、腐蝕(shí)性液體以及泥(ní)漿、礦漿、紙漿等(děng)流體流量。電磁(ci)流量計應用領(ling)域非常廣泛，按(an)應用場合有大(dà)口徑、中小口徑(jìng)、小口徑和微小(xiao)口🧑🏽🤝🧑🏻徑之分，其中(zhōng)大口徑電磁流(liu)量計較多應用(yòng)于給排水、污水(shuǐ)處理及油氣田(tian)注水等工程🔞，中(zhong)小口徑常應用(yong)于固👉液雙相等(děng)難測流體或高(gāo)要求場所，如測(ce)量造紙工業紙(zhǐ)聚液和黑液、有(yǒu)色冶金業的礦(kuang)漿、選煤廠的煤(méi)漿、化學工業的(de)強腐蝕液、鋼鐵(tie)工業高爐風口(kǒu)冷卻水控制、長(zhǎng)距離管道煤的(de)水力輸送的流(liu)量測量和控制(zhì)等，而小口徑📐和(hé)微小口徑常應(ying)用于醫藥工業(ye)、食品工業、生物(wù)工程等有衛生(sheng)要求的場所。
2電(dian)磁流量計的選(xuǎn)型
2.1
電磁流量計(jì)的工作原理是(shì)根據法拉第電(diàn)磁感應定律，導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時切割磁力(li)線，在導體的兩(liǎng)端‼️産生感應電(diàn)動勢，如圖1所示(shì)。電動勢的方向(xiàng)由💚右手定則确(què)定。導電性液體(ti)的流動方向、磁(cí)場和感應電動(dong)勢的方向三☂️者(zhe)互相垂直。
電磁流量計(jì)計算公式爲：
E=kBDn（1）
式(shì)中：
E爲感應電動(dòng)勢，即流量信号(hào)，Ｖ；
k爲系數；
K爲磁感(gan)應強度，Ｔ；
Ｄ爲測量(liang)管内徑,m；
n爲液體(ti)平均流速，m/s；
設：液(yè)體體積流量爲(wèi)qn，
2.2電磁流量計的(de)選型
電磁流量(liang)計是一種在工(gōng)業流程中最爲(wei)常見的流量測(cè)量儀表，電磁流(liú)量計的穩定與(yu)可靠，對于整個(gè)計量系統影響(xiǎng)很大。保證電磁(ci)流量計穩定及(ji)可靠的工作，最(zuì)重要👅的是選型(xíng)。一台不适合測(cè)量工況的電磁(cí)流量計，即使在(zai)日常使用中完(wán)全符合操作規(gui)🔞範，頻繁精細的(de)保養維護，也無(wú)法避免🌂頻繁的(de)故障。電磁流量(liàng)計在選型中通(tong)常應🔅注意以下(xià)７大要素；
（1）精度等(deng)級和功能
電磁(cí)流最計的精度(dù)等級高低不同(tong)。精度高的基本(běn)誤差爲（±0．5％~±2.5％）FS，精度低(di)的則爲（±1．5％~±2．5％）ＦＳ。有些型(xíng)号電磁流黾計(ji)有更高的✏️精度(du)，基本誤差僅（±0.2％~±0.3％）R,但(dan)有嚴格的安裝(zhuang)要求和參比條(tiáo)件🐉，例如環境溫(wen)度、前後置直管(guan)段長度等因素(sù)。因此在選🧑🏾🤝🧑🏼型時(shi)應根據産品樣(yàng)💜本和工況條件(jian)進行綜合對比(bi)。
電磁流量計測(ce)量功能差别也(ye)很大，簡單的隻(zhi)是測量單向流(liu)量，輸出模拟信(xìn)号至控制系統(tǒng)或顯示儀表；多(duo)功能的有測雙(shuang)🈲向流、量程切換(huàn)、上下限流量報(bào)警、空管♍喝電源(yuán)切斷報警、小流(liú)量切除🛀🏻。流量顯(xian)示和總量計算(suàn)、自動核對和故(gù)障自診斷、與上(shang)位機通信🔱和運(yùn)動組态等。電磁(ci)流量計可選多(duō)種串行數字通(tong)㊙️信接口，如HART協議(yì)👌、PROFTBUS、FF現場總線等。
（2）流(liu)速、滿度流量和(hé)口徑
電磁流量(liàng)計滿度流量時(shi)液體流速可在(zai)1~10m/s範圍内選用，範(fan)圍比☎️較寬。上限(xian)流速在原理上(shang)雖不受限制，但(dàn)通常建議不超(chao)🛀🏻過5m/s，除非襯裏材(cai)料能承受液流(liu)沖刷；實際應用(yong)中很少超過🌍７m/s，超(chao)過10m/s則更爲罕見(jian)。滿度流量的流(liu)速下限一般爲(wei)1m/s，有些型号👅電磁(ci)流量計則爲0．5m/s。用(yong)于有易粘附✏️、沉(chén)積、結垢等物質(zhi)的流體🌈，選用流(liú)速不低于2m/s，最好(hǎo)提高到3~4m/s或以上(shang)，起到自清掃、防(fang)止粘附沉積等(deng)作用🚶。用于礦漿(jiang)等磨耗性強的(de)流體，常用流速(su)應低于2~3m/s，以降低(di)對襯🍉裏和電極(jí)的磨損。在✂️測量(liàng)接近阈值的低(di)💚電導液體，盡🥰可(ke)能選定較低流(liú)速（＜0.5~lm/s），因流速🤟提高(gāo)流動噪聲會⚽増(zeng)加，而出現輸出(chū)晃動現象。
電磁(ci)流鼠計口徑從(cong)10mm~3000mm不等。電磁流量(liang)計口徑選型不(bú)一定與🚶♀️管徑相(xiàng)同，具體應根據(jù)流景範圍結合(hé)選型樣本進行(háng)确定。通常按流(liú)蟥範圍可進行(háng)縮徑或同徑選(xuǎn)擇，當采用縮徑(jing)處理時，一🈲般不(bú)應縮至管徑1/2以(yǐ)下。
（3）液體電導率(lǜ)
選用電磁流量(liàng)計的前提是被(bèi)測液體必須是(shì)導電的，不能低(dī)于阈值下限值(zhi)。電導率低于阈(yu)值會産生💚測量(liang)📐誤差直至不能(néng)使用，超過阈值(zhi)即使變化也可(ke)🐅以測量，示值誤(wù)差變化不大，通(tōng)用型電磁流量(liàng)計的阈值在10-4~（5×10-6）S/cm之(zhī)🏒間，視型号🆚而異(yi)。使用時還取決(jué)于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信(xin)号線長度及其(qi)分👈布電容，制造(zào)✊廠使用說明書(shū)中通常規定電(diàn)導率相對應的(de)信号線長度。非(fei)接觸電容耦合(he)💰大面積電極的(de)儀表則可測🥰電(diàn)導率低至5×10-8S/cm的液(ye)體.
工業用水及(ji)其水溶液的電(dian)導率＞10-4S/cm,酸、堿、鹽液(ye)的電導率在10-4~10-1S/cm之(zhī)間💁，計❤️量不存在(zài)問題，低度蒸餾(liú)水爲10-5S/cm也不存在(zài)問題。石油制品(pin)和🚶♀️有機🌍溶劑電(diàn)導率過低就不(bú)能使用。通常液(ye)體電導率宜比(bi)流量計制造廠(chang)規定的阈值至(zhi)少大一個數😍量(liang)級。因爲制造廠(chang)儀表規範規定(dìng)的下限值是在(zai)各種使用條件(jian)較好狀态下可(ke)測量的最低值(zhi)。是受到一些使(shi)用🏃♀️條件限制，如(rú)電導率均勻性(xing)、連接信号線、外(wai)界噪聲等，否則(ze)會出現輸出晃(huǎng)動現象等。
（4）液體(ti)中含有混入物(wù)
混入成泡狀流(liú)的微小氣泡仍(reng)可正常工作，但(dàn)測得的是含氣(qi)泡體積的混合(hé)體積流量；如氣(qì)體含量增加到(dao)形成彈（塊）狀流(liú)，因電🌂極可能被(bèi)氣體蓋住使電(diàn)路瞬時斷開，出(chū)現輸出晃動甚(shèn)🔞至不能正常工(gōng)作。
對含有硬質(zhi)固體顆粒介質(zhì)的計量應用，應(yīng)注意對傳感器(qì)襯🙇🏻裏的磨損程(chéng)度，測量管内徑(jìng)擴大會産生附(fu)加誤差🧑🏾🤝🧑🏼。這種場(chang)合應選用耐磨(mó)性較好的陶瓷(ci)襯🏃🏻裏或聚氨酯(zhi)橡膠襯裏，同時(shí)建議傳感器安(an)裝在垂直管道(dao)上，使管道磨損(sǔn)均勻，消除水平(píng)安🔞裝下半部局(jú)部磨損嚴重的(de)缺點。也可以在(zai)傳感器進口端(duān)加裝噴嘴形護(hu)套，相對延長使(shi)用期。
（5）附着和沉(chén)澱
測量易在管(guan)壁附着和沉澱(dian)物質的流體時(shí)，若附着的是比(bi)液體電導率高(gāo)的導電物質，信(xìn)号電勢将被短(duan)路而不能工作(zuò)，若是非🏃🏻♂️導電層(céng)則應注意電極(ji)的污染，譬如選(xuan)用不易附着尖(jiān)形或半球🏃♂️形突(tu)出電極🔅、可更換(huan)式電極、刮刀式(shì)清垢電極等。
國(guó)外産品曾有電(dian)極上裝超聲波(bō)換能器，以清除(chu)表面垢層🐅，但現(xian)已少見；也有暫(zàn)時斷開測量電(diàn)路，在電極簡短(duan)時間内流過低(di)壓🙇🏻大電流，灼燒(shao)清除附着油脂(zhī)類附😘着層。易産(chan)生附着的場所(suǒ)可提高流速以(yǐ)達到自清掃的(de)目的，還可以采(cǎi)取較方便的易(yi)清洗的💋管道連(lian)接，可不拆卸清(qing)洗傳感器。非接(jiē)觸型電極電磁(cí)流量計附着非(fēi)導電膜層，流量(liàng)計仍能工作，但(dàn)若⛹🏻♀️爲高導電🈲層(céng)則同樣不能工(gong)作。
（6）襯裏材料的(de)選擇
電磁流量(liang)計常用襯裏材(cai)料（或直接與介(jiè)質接觸的🏃🏻♂️測量(liàng)管）有氟塑料、聚(jù)氨酯橡膠、氯丁(ding)橡膠和陶瓷等(děng)。近年有采🔴用高(gāo)純氧化鋁陶瓷(cí)制成襯裏的，但(dàn)隻限中小口徑(jing)傳感器。氯丁✌️橡(xiang)膠和玻璃鋼用(yòng)于非腐蝕性或(huò)弱腐蝕性液體(ti)，如工業用水、廢(fei)污水及弱酸堿(jian)，價格最爲低🈲廉(lián)。氟塑料具☁️有優(you)良的耐化學腐(fu)蝕性，但耐磨性(xìng)差，不能用于測(ce)量礦漿液。氟塑(su)料中最早應用(yong)的是㊙️聚四氟乙(yǐ)烯，因與測量管(guǎn)👈間僅靠壓貼，無(wu)🌈粘結力，不能用(yong)于負壓管道，後(hou)開發各🏃♀️種改性(xìng)品種，實現注塑(sù)🐉成形，與測量管(guǎn)有較🐪強結合力(li)，可用📱于負壓，聚(jù)氨酯橡膠有🏃🏻♂️極(ji)好的耐磨耗性(xing)，但耐酸堿的腐(fu)📱蝕性較差。它的(de)耐磨性相當于(yú)天然橡膠的10倍(bei)，适用于煤👌漿、礦(kuang)聚等；介質溫度(dù)要低于40~60/70℃。氧化鋁(lǚ)陶瓷有極好的(de)耐磨耗性和對(dui)強酸堿的耐磨(mó)腐蝕性，耐磨性(xing)約爲聚氨酯橡(xiang)膠的📐10倍，适用于(yu)具有腐蝕性的(de)礦漿🌐；但性脆，安(an)裝夾緊時疏忽(hū)易碎，可用于🌈較(jiao)高溫度（120~140/180℃）但要防(fang)止溫度♌劇變，如(ru)通蒸汽滅菌，一(yī)般溫👈度突變不(bú)能＞100℃，升溫150℃要有10min時(shí)間。
（7）電極和接地(di)環材料選擇
1）電(diàn)極材料選擇
電(diàn)極對測量介質(zhi)的耐腐是材料(liào)首選考慮的因(yin)素；其🏃次考慮是(shi)否産生鈍化等(deng)表面效應和所(suo)形成的噪聲。
電(dian)極耐腐蝕材料(liao)
電磁流量計電(dian)極的耐腐蝕性(xing)要求很高，常用(yong)金屬材料有含(hán)钼⁉️耐酸鋼，哈氏(shi)合金等，幾乎可(ke)覆蓋全部化學(xué)液。此外還有适(shi)用于漿液等的(de)低噪聲電極，它(ta)們是導♻️電橡膠(jiāo)電極、導電氟塑(sù)料電極和多孔(kǒng)性陶🥰瓷電極，或(huo)包覆這些材料(liào)的金屬電極。在(zai)原則上電💜極材(cái)料的選擇應從(cóng)使用者借鑒該(gāi)介質在其他設(shè)㊙️備的應用實際(jì)和以往的經驗(yàn)來确定。
②避免電(diàn)極表面效應
電(diàn)磁流量計電極(ji)的耐腐蝕性是(shì)選擇材料的重(zhòng)要🏃♀️因⚽素，但有時(shi)候電極材料對(duì)被測介質有很(hen)好的耐腐蝕性(xing)，卻不一定就是(shì)适用的材料，還(hai)要避免産生電(dian)極表面效應。電(diàn)極表面效應分(fèn)爲表🔞面化學反(fan)應、電化學和極(ji)化現象以及電(dian)極的觸媒作用(yong)三個方面。化學(xue)反應效應如電(dian)極表面與被測(cè)✂️介質接觸後，形(xíng)成鈍化膜或氧(yang)化層。他們對耐(nài)腐蝕性能可能(néng)起到積極保護(hu)作用，但也有可(ke)能增加表面接(jie)觸電阻。例如钽(tan)與水接觸就會(huì)被氧化，生成絕(jué)緣層。對于避🚶免(mian)或減輕電極表(biǎo)面效♍應的介質(zhi)一電極材料匹(pi)配😍，還沒有像腐(fu)蝕性那樣有充(chong)足的資料可查(chá)，隻有一些有限(xian)經驗，尚待在實(shi)踐中🥰積累。
2）接地(dì)環材料選擇
接(jie)地環連接在塑(sù)料管道或襯絕(jue)緣襯裏金屬管(guan)道㊙️的流量傳感(gǎn)器兩端，其耐腐(fu)蝕要求比電極(ji)低，可定期更換(huan)。接地環材料通(tong)常選用耐酸鋼(gang)或哈氏合金，因(yin)體積大從經濟(ji)上考慮較少采(cǎi)用钽、鉑等貴重(zhòng)金屬。因金屬工(gōng)藝管道直接與(yu)流體接觸，電🎯磁(cí)流量計不需要(yào)接地環。
3結束語(yǔ)
電磁流量計是(shi)酸、堿、鹽溶液、水(shui)、污水以及泥漿(jiāng)、礦漿等介質常(cháng)用的量化手段(duan)及可視化窗口(kou)。電磁流量計的(de)合理✌️選型是計(jì)量數據真實、準(zhǔn)确、可靠的根本(běn)性保證，直接影(yǐng)響到企業生産(chǎn)經營的決策速(su)度和決策水平(píng)，直接關系到企(qǐ)業經濟效益和(he)社會信譽🍓。做好(hao)電磁流量計選(xuǎn)型工作是儀表(biao)人🔞孜孜不倦的(de)追求。
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