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                      浅谈电磁流量计的选型及应用
                      发布时间2019-04-03

                      1概述
                        电磁流量计简称EMF是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的流量计。20世纪50年代初电磁流量计实现了工业化应用。近年来在世界?#27573;?#20869;电磁流量计产量约占工业流量仪表总数的5~65ァ特别是近几年该数值比例?#25163;?#24180;上升趋势。电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种其具有诸多优点如压损极小可测流量?#27573;?#22823;适用的工业管径?#27573;?#23485;最大可达3000mm输出信号和被测流量成线性精确度较高可测量电导率衾5ns/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等流体流量。电磁流量计应用领域?#27973;?#24191;泛按应用场合有大口径、中小口径、小口径和微小口径之分其中大口径电磁流量计较多应用于给排水、污水处理及油气田注水等工程中小口径常应用于固液双相等难测流体或高要求场所如测量造纸工业纸聚液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液、钢铁工业高炉风口冷却水控制、长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制等而小口径和微小口径常应用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。
                      2电磁流量计的选型
                      2.1
                        电磁流量计的工作原理是根据法拉第电磁感应定律导体在磁场?#24615;?#21160;时切割磁力线在导体的两端产生感应电动势如图1所示。电动势的方向由右手定则确定。导电性液体的流动方向、磁场和感应电动势的方向三者互相垂直。
                      电磁流量计原理图示
                      电磁流量计计算公式为
                      E=kBDn1
                      式中
                      E为感应电动势即流量信号V
                      k为系数
                      K为磁感应强度T
                      D为测量管内径,m
                      n为液体平均流速m/s
                      设液体体积流量为qn

                      2.2电磁流量计的选型
                        电磁流量计是一种在工业流程中最为常见的流量测量仪表电磁流量计的稳定与可靠对于整个计量系统影响很大。保证电磁流量计稳定及可靠的工作最重要的是选型。一台不适合测量工况的电磁流量计即使在日常使用?#22411;?#20840;符合操作规范频?#26412;?#32454;的保养维护也无法避免频繁的故障。电磁流量计在选型?#22411;?#24120;应注意以下7大要素
                      1精度等级和功能
                        电磁流最计的精度等级高低不同。精度高的基本误差为─05~\2.5ィFS精度低的则为─15~\25ィFS。有些型号电磁流黾计有更高的精确度基本误差仅─0.2~\0.3ィR,但有?#32454;?#30340;安装要求和参比条件例如环境温度、前后置直管段长度等因素。因此在选型时应根据产品样本和工况条件进行综合对比。
                        电磁流量计测量功能差别也很大简单的只是测量单向流量输出模拟信号?#37327;?#21046;系统或显示仪表多功能的有测双向流、量程切换、上下限流量报警、?#23637;?#21917;电源切断报警、小流量切除。流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。电磁流量计可选多种串行数字通信接口如HART协议、PROFTBUS、FF现场总线等。
                      2流速、满度流量和口径
                        电磁流量计满度流量时液体流速可在1~10m/s?#27573;?#20869;选用?#27573;?#27604;较宽。上限流速在原理上虽不受限制但通常建议不超过5m/s除?#27973;?#37324;材料能承受液流冲刷实际应用中很少超过7m/s超过10m/s则更为罕见。满度流量的流速下限?#35805;?#20026;1m/s有些型号电磁流量计则为05m/s。用于有易粘附、沉积、结垢等物质的流体选用流速不低于2m/s最好提高到3~4m/s或以上起到自清扫、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体常用流速应低于2~3m/s以降低对衬里和电极的磨损。在测量接近阈值的低电导液体尽可能选定?#31995;?#27969;速┌0.5~lm/s因流速提高流动噪声会増加而出?#36136;?#20986;晃动现象。
                      电磁流鼠计口径从10mm~3000mm不等。电磁流量计口径选型不一定与管径相同具体应根据流景?#27573;?#32467;合选型样本进行确定。通常按流蟥?#27573;?#21487;进行缩径或同径选择当采用缩径处理?#20445;话?#19981;应缩至管径1/2以下。
                      3液体电导率
                        选用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的不能低于阈值下限值。电导?#23454;?#20110;阈值会产生测量误差直至不能使用超过阈?#23548;?#20351;变化也可以测量示值误差变化不大通用型电磁流量计的阈值在10-4~5〜10-6S/cm之间视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容制造厂使用说明书?#22411;?#24120;规定电导率相对应的信号线长度。非接触电容耦合大面积电极的仪表则可测电导?#23454;?#33267;5〜10-8S/cm的液体.
                        工业用水及其水溶液的电导率10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm之间计量不存在问题低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。通常液体电导率宜比流量计制造厂规定的阈值至少大一个数量级。因为制造厂仪表规范规定的下限值是在各?#36136;?#29992;条件较好状态下可测量的最低值。是受到一些使用条件限制如电导?#31034;?#21248;性、连?#26377;?#21495;线、外界噪声等否则会出?#36136;?#20986;晃动现象等。
                      4液体中含有混入物
                        混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作但测得的是含气泡体积的混合体积流量如气体含量?#40702;?#21040;形成弹块状流因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开出?#36136;?#20986;晃动甚至不能正常工作。
                        对含有硬质固体颗粒介质的计量应用应注意对传感器衬里的磨损程度测量管内径扩大会产生附加误差。这种场合应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶衬里同时建议传感器安装在垂直管道上使管道磨损均匀消除水平安装下半部局部磨损?#29616;?#30340;缺点。也可以在传感器进口端加装喷嘴?#20301;?#22871;相对延长使用期。
                      5附着和沉淀
                        测量易在管壁附着和沉淀物质的流体?#20445;?#33509;附着的是比液体电导率高的导电物质信号电?#24179;?#34987;短路而不能工作若是非导电层则应注意电极的污染譬如选用不易附着尖?#20301;?#21322;球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。
                      国外产品曾有电极上装超声波换能器以清除表面垢层但现已少见也有暂时断开测量电路在电极简短时间内流过低压大电流灼烧清除附着油脂类附着层。易产生附着的场所可提高流速以达到自清扫的目的还可以采取较方便的易清洗的管道连接可不拆卸清洗传感器。非接触型电极电磁流量计附着非导电膜层流量计仍能工作但若为高导电层则同样不能工作。
                      6衬里材料的选择
                        电磁流量计常用衬里材料或直接与介质接触的测量管有氟塑料、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。近年有采用高纯氧化铝陶瓷制成衬里的但只限中小口径传感器。氯丁橡胶和玻璃钢用于非腐蚀性或弱腐蚀性液体如工业用水、废污水及弱酸碱价格最为低廉。氟塑料具有优良的耐化学腐蚀性但耐磨性差不能用于测量矿浆液。氟塑料中最早应用的是聚四氟乙烯因与测量管间仅靠压贴无粘结力不能用于负压管道后开发各种改性品种实现注塑成形与测量管有较强结合力可用于负压聚氨酯橡胶有极好的耐磨耗性但耐酸碱的腐蚀性较差。它的耐磨性相当于天然橡胶的10倍适用于煤浆、矿聚等介质温度要低于40~60/70≧。氧化铝陶瓷有极好的耐磨耗性和对强酸碱的耐磨腐蚀性耐磨性约为聚氨酯橡胶的10倍适用于具有腐蚀性的矿浆但性脆安装夹紧时疏忽易碎可用于较高温度120~140/180≧但要防止温度剧变如通蒸汽灭菌?#35805;?#28201;度突变不能100≧升温150≧要有10min时间。
                      7电极和接地环材料选择
                      1电极材料选择
                        电极对测量介质的耐腐是材料首选考虑的因素其次考虑是否产生钝化等表面效应和所形成的噪声。
                      电极耐腐蚀材料
                        电磁流量计电极的耐腐蚀性要求很高常用金属材料有含钼耐酸钢哈氏合金等几乎可覆盖全部化学液。?#36865;?#36824;有适用于浆液等的低噪声电极它们是导电橡胶电极、导电氟塑料电极和多孔性陶瓷电极或包覆这些材料的金属电极。在原则上电极材料的选择应?#37038;?#29992;者借鉴该介质在其他设备的应用实际和以往的经验来确定。
                      避免电极表面效应
                        电磁流量计电极的耐腐蚀性是选择材料的重要因素但有时候电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性却不一定就是适用的材料还要避免产生电极表面效应。电极表面效应分为表面化学反应、电化学和极化现象以及电极的触媒作用三个方面。化学反应效应如电极表面与被测介质接触后形成钝化膜或氧化层。他们对耐腐蚀性能可能起到积极保护作用但也有可能?#40702;?#34920;面接触电阻。例如钽与水接触就会被氧化生成绝缘层。对于避免或减轻电极表面效应的介质一电极材料匹配还没有像腐蚀性那样有充足的资料可查只有一些有限经验尚待在实践中积累。
                      2接地环材料选择
                        接地环连接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端其耐腐蚀要求比电极低可定期更换。接地环材料通常选用耐酸钢或哈氏合金因体积大从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。因金属工?#23637;?#36947;直接与流体接触电磁流量计不需要接地环。
                      3结束语
                        电磁流量计是酸、碱、盐溶液、水、污水以及泥浆、矿浆等介质常用的量化手段及可视化窗口。电磁流量计的合理选型是计量数据真实、准确、可靠的根本性保证直接影响到企业生产经营的决策速度和决策水平直接关系到企业经济效益和社会信誉。做好电磁流量计选型工作是仪表人孜孜不倦的?#38750;鵝?/p>

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