[導(dǎo)讀] 根據(jù)電磁流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)，介紹了在其選型、安裝中應(yīng)注意的基本事項(xiàng)。
1 工作原理及特點(diǎn)
當(dāng)導(dǎo)體橫切磁場(chǎng)移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中的感應(yīng)電壓與速度成正比，電磁流量計(jì)就是根據(jù)這條電磁感應(yīng)定律求出流速，進(jìn)而求出流量的。
均勻磁場(chǎng)B下直徑為D由絕緣體組成的管道內(nèi)通過(guò)一流速為v的導(dǎo)電流體時(shí)，在垂直于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和電磁場(chǎng)方向?qū)a(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E＝B·D·&UPSilon; （1）
式中：E—感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，V；
B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；
D—管道直徑，即導(dǎo)體切割磁力線的長(zhǎng)度，m；
υ—被測(cè)介質(zhì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的平均流速，m/s。
體積流量Q與流速υ的關(guān)系：
（2）
從方程（1）和（2）中可得到： （3）
因此，電動(dòng)勢(shì)可表示為： （4）
由上式可以看出，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變且管道直徑D已確定時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)與體積流量具有線性關(guān)系，測(cè)出感應(yīng)電勢(shì)E，即測(cè)出介質(zhì)的體積流量Q。
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器主要由內(nèi)襯絕緣材料的測(cè)量管、穿通測(cè)量管壁安裝的一對(duì)電極、用于產(chǎn)生工作磁場(chǎng)的一對(duì)線圈及鐵芯組成。當(dāng)導(dǎo)電介質(zhì)流經(jīng)傳感器測(cè)量管時(shí)，在垂直于介質(zhì)流向的一個(gè)區(qū)間里存在由勵(lì)磁線圈及鐵芯產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)。導(dǎo)電流體流經(jīng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，在與管道橫截面平行且垂直于磁力線方向的2根電極上就產(chǎn)生了感應(yīng)電勢(shì)。轉(zhuǎn)換器把這種感應(yīng)電勢(shì)放大并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA的信號(hào)或轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。
由于式（4）不包括流體的溫度、壓力、密度、黏度、電導(dǎo)率等物理參數(shù)，這些量以及流體的組分等不直接影響測(cè)量精度。
由上述原理得知，電磁流量計(jì)具有以下特征：（1）只要流體具有一定的導(dǎo)電性，就可以在不受溫度、壓力、密度、黏度等條件影響下測(cè)量體積流量；（2）輸出電流與體積成正比，測(cè)量量程較寬，量程比一般為10∶1，最高可達(dá)100∶1；（3）測(cè)量管內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件和阻流體，因而無(wú)壓力損失，無(wú)機(jī)械慣性，響應(yīng)速度快；（4）可以測(cè)量正、反方向流體流量。
2 選型
2.1 流量計(jì)類型的選擇
2.1.1 一體型和分體型
一體型和分體型各有優(yōu)點(diǎn)，選擇的基本原則是：分體型一般應(yīng)用于有量程范圍選擇、批量控制、長(zhǎng)期浸泡在水中等惡劣環(huán)境場(chǎng)合，如高、低溫流體、強(qiáng)振動(dòng)等環(huán)境中；一體型在大部分場(chǎng)合都能滿足使用要求。
2.1.2 一般型和防爆型
用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)及環(huán)境的防爆等級(jí)決定選擇一般型或防爆型，產(chǎn)品手冊(cè)中一般都給出產(chǎn)品工作的防爆等級(jí)。
2.2 傳感器的口徑選擇
在滿足測(cè)量管內(nèi)流速為0.3～10m/s的范圍時(shí)，通常不建議使用異徑管。選擇流速時(shí)應(yīng)考慮未來(lái)增加流量負(fù)荷的可能。
測(cè)量管的口徑是電磁流量計(jì)成本的重要組成部分，對(duì)于大口徑的電磁流量計(jì)，口徑越大，價(jià)格越高。在流速偏低的管系，從測(cè)量精度考慮，儀表口徑應(yīng)小于管徑，用異徑管連接?；谝陨峡紤]，對(duì)于流速偏低、工藝參數(shù)穩(wěn)定的情況選用縮徑提高流速，不僅可以提高測(cè)量精度，又可以節(jié)約成本。
2.3 電極和接地環(huán)材料的選擇
電極材料的選擇要根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的理化性質(zhì)，包括介質(zhì)的組分、腐蝕性和磨蝕性等。電極成本是流量計(jì)成本的一大部分，選擇合適的電極能得到很好的測(cè)量效果，也能減少浪費(fèi)。NaCl飽和水溶液為中性，選擇不銹鋼SUS316L就能滿足要求，為最經(jīng)濟(jì)的選型；選哈氏合金、鉭電極等也能滿足要求，但成本高得多。當(dāng)溶液溫度較高時(shí)必須選用哈氏合金、鉭等電極。一般情況下，電極材料耐腐蝕性要比管道高一個(gè)等級(jí)。
接地環(huán)的耐腐蝕性要求比電極低，通常選用耐酸鋼或哈氏合金，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，較少采用鉭等貴重金屬。
電極及接地環(huán)材質(zhì)的選擇可參考表1。
表1 常用金屬材料耐蝕性能表
2.4 襯里材料的選擇
應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)種類和工作溫度選擇襯里材料，同時(shí)考慮腐蝕性和磨蝕性要求，常見(jiàn)的有PTFE、FEP、PFA、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。氯丁橡膠用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，價(jià)格最為低廉，一般用于工業(yè)用水、廢污水及弱酸堿；PTFE、FEP、PFA均屬于氟塑料，它們具有良好的耐腐蝕性，適用于強(qiáng)酸堿介質(zhì)，但耐磨性較差，不能用于礦漿液；聚氨酯橡膠具有極好的耐磨性，但耐腐蝕性和耐高溫性較差，一般適用于礦漿液、介質(zhì)溫度低于40～60℃的場(chǎng)合；陶瓷具有極好的耐腐蝕性和耐磨性，可用于具有腐蝕性的礦漿，但性脆，安裝夾緊時(shí)易碎，也可用于高溫介質(zhì)，但要防止溫度劇變，一般溫度突變不能大于100℃。各材料之間有著一些相同和相背的特點(diǎn)，有一些場(chǎng)合可通用，另一些場(chǎng)合則不能通用，要根據(jù)襯里材料的理化性質(zhì)選用。
2.5 防護(hù)等級(jí)的選擇
根據(jù)儀表的實(shí)際工作條件選用防護(hù)等級(jí)，若儀表在地面以下處于水淹狀態(tài)選IP68；若儀表安裝在地面以上，并且環(huán)境不潮濕，則選IP65。
3 安裝
3.1 直管段要求
儀表安裝時(shí)要保證有足夠的直管段，一般遵從前5D后3D的原則（D為管道直徑）。安裝時(shí)盡可能遠(yuǎn)離閥門、彎頭、三通、異徑管等影響流態(tài)分布的管段，如不可避免，需把流量計(jì)安裝在這些管件的前面，一般要求異徑管、閥門后10D，90°彎頭、三通后5D直管段。
3.2 安裝方向及位置
傳感器垂直安裝最為理想，但要注意流體流向應(yīng)為下進(jìn)上出。水平安裝時(shí)電極的軸線應(yīng)水平，如電極的軸線與地面垂直，處于上面的電極易集氣，下面的電極易結(jié)垢或被污物覆蓋，影響電極與流體的接觸，造成誤差。安裝位置應(yīng)選擇在測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)任何時(shí)候都能充滿液體的地方，以防止由于測(cè)量管內(nèi)沒(méi)有液體而顯示不在零點(diǎn)上所引起的誤差。因?yàn)殚y的節(jié)流作用，使管道中的壓力降低，從而產(chǎn)生氣泡。管路設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保液體不產(chǎn)生氣泡，流量計(jì)應(yīng)盡量安裝在閥的上游。傳感器的周圍不能有較大的干擾電磁場(chǎng)（如大功率電機(jī)、變壓器等），以免產(chǎn)生測(cè)量誤差。
3.3 接地
電磁流量計(jì)測(cè)量線路把被測(cè)液體電位作為零電位，多數(shù)場(chǎng)合被測(cè)液體為地電位，轉(zhuǎn)換器的輸入端中點(diǎn)是通過(guò)傳感器輸出信號(hào)的接地點(diǎn)與被測(cè)流體電氣連通的。另外，電磁流量計(jì)傳感器的輸出信號(hào)很小，在滿量程時(shí)只有2.5～8.0mV，流量很小時(shí)，輸出只有幾微伏，外界略有干擾就會(huì)影響儀表精度。為保證電磁流量計(jì)能夠正常工作及減少電氣干擾，需有良好的接地措施。
電磁流量計(jì)接地時(shí)，應(yīng)注意：（1）傳感器的測(cè)量管、外殼、屏蔽線以及轉(zhuǎn)換器、二次儀表均需接地；（2）傳感器、轉(zhuǎn)換器應(yīng)單獨(dú)接地，絕對(duì)不要連在電機(jī)、工藝管道上，接地電阻應(yīng)小于10Ω；（3）傳感器、轉(zhuǎn)換器的接地在現(xiàn)場(chǎng)，去二次表的屏蔽層接地在控制室一側(cè)，切勿多端接地，以免因電位不同而引入干擾；（4）傳感器安裝在金屬管道上，將傳感器的接地導(dǎo)線按制造廠的要求連接在兩側(cè)管道法蘭上就可形成可靠地接地回路（見(jiàn)圖1）。儀表的接地點(diǎn)應(yīng)獨(dú)立，不允許與其他電氣設(shè)備的接地線連接在一起。
圖1 傳感器在金屬管道上的接地安裝
傳感器安裝在塑料管道或內(nèi)壁有絕緣涂層、襯里的管道上，兩端應(yīng)安裝接地環(huán)（或帶有接地電極的金屬短管），然后用導(dǎo)線連接，使管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)與大地短路，具有零電位（見(jiàn)圖2）。
圖2 傳感器在絕緣管道上的接地安裝
3.4 配管
（1）為消除法蘭跳動(dòng)和斷裂，流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)校正管道的不對(duì)中或傾斜，以及兩法蘭之間的安裝距離偏差。如果安裝在較長(zhǎng)的架空管線上，流量計(jì)2法蘭間應(yīng)有支撐管線的支座，防止管路振動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)力。
（2）清除管道中焊渣等異物。
3.5 加裝異徑管時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
為了在安裝異徑管后對(duì)于流態(tài)不造成太大的影響，要求異徑管的中心錐角不大于15°，越小越好，這也是實(shí)踐中常被忽略的問(wèn)題。