一、概 述

電磁流量計（以下簡稱EMF）是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，近年來世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量儀表臺數(shù)的5%～6.5%。

70年代以來出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣泛的應(yīng)用。

二、原理與機(jī)構(gòu)

EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場中切割磁力線運動時在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如圖1所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動，與流動方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢，電動勢的方向按“弗來明右手規(guī)則”，其值如下式

(1) 式中E-----感應(yīng)電動勢，即流量信號，V; k-----系數(shù)； B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T； D----測量管內(nèi)徑，m； ---平均流速，m/s。
設(shè)液體的體積流量為 ， 則 式中K為儀表常數(shù)，K=4KB/πD。
EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖2，測量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管，一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。

三、優(yōu)點

EMF的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易阻塞適用于測量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。

EMF不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。

EMF所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。

與其他大部分流量儀表相比，前置直管段要求較低。

EMF測量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s內(nèi)選定。有些型號儀表可在現(xiàn)場根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量（例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù)）不必取下作離線實流標(biāo)定。

EMF的口徑范圍比其他品種流量儀表寬，從幾毫米到3m。可測正反雙向流量，也可測脈動流量，只要脈動頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線性的。易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體。

四、缺點

EMF不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體；有些型號儀表用于過低于室溫的液體，因測量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。

五、安裝使用注意事項

1       使用時應(yīng)注意的一般事項

液體應(yīng)具有測量所需的電導(dǎo)率，并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產(chǎn)生電導(dǎo)率不均勻場所，例如其上游附近加入藥液，加液點最好設(shè)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(yīng)大體均勻。

液體應(yīng)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(chǎn)生摩檫靜電等原因，造成液體與地間有電位差。

2 、流量傳感器安裝

2.1 、安裝場所

通常電磁流量傳感器外殼防護(hù)等極為IP65（GB 4208規(guī)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(xué)反應(yīng)管道時，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；

(2)    盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓；

(3)    選擇震動小的場所，特別對一體型儀表；

(4)    避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場干擾；

(5)    易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所；

(6)    盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；

(7)    環(huán)境溫度在－25/－10～50/600℃范圍內(nèi)，一體形結(jié)構(gòu)溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些；

(8)    環(huán)境相對濕度在10%～90%范圍內(nèi)；

(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(hù)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。
2.2、直管段長度要求

為獲得正常測量精確度，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它流量儀表相比要求較低。90º彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認(rèn)為只要離電極中心線（不是傳感器進(jìn)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(nèi)。各標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長度亦不一致，匯集如表2所示，要求比通常要求高。這是由于為保證達(dá)到當(dāng)前0.5級精度儀表的要求。

擾流件名稱		標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程號
		ISO 6817	ISO 9104	JIS B7554	ZBN 12007	JJG 198
上游	彎管、形管、全開閘閥、漸擴(kuò)管	10D 或制造廠規(guī)定	10D	5D	5D	10D
	漸縮管			可視作直管
	其他各種閥			10D
下游	各類	未提要求	5D	未提要求	2D	2D

如閥能開使用時，應(yīng)按閥截流方向和電極軸成45º角度安裝，則附加誤差可大為減少。

2.3、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最好垂直安裝，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(yán)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，因為處于地步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。圖5所示管系中，c、d為適宜位置；a、b 、e為不宜位置，b處可能液體不充滿，a、e處易積聚氣體，且e處傳感器后管段短也有可能不充滿，排放口最好如f形狀所示。對于固液兩相流c處亦是不宜位置。

 

2.4、旁路管、便于清洗連接和預(yù)置入孔

 

為便于在工藝管道繼續(xù)流動和傳感器停止流動時檢查和調(diào)整零點，應(yīng)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(jù)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(zhǔn)是困難的。除前文所述，采用非接觸電極或帶刮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(nèi)壁附著物，則可按圖6所示，不卸下傳感器就地清除。

對于管徑大于1.5～1.6m的管系在EMF 附近管道上，預(yù)置入孔，以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內(nèi)壁。

2.5、負(fù)壓管系的安裝

氟塑料襯里傳感器須謹(jǐn)慎地應(yīng)用于負(fù)壓管系；正壓管系應(yīng)防止產(chǎn)生負(fù)壓，例如液體溫度高于室溫的管系，關(guān)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(fù)壓，應(yīng)在傳感器附近裝負(fù)壓防止閥，如圖7所示。有制造廠規(guī)定PTFE 和PFA 塑料襯里應(yīng)用于負(fù)壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時使用的絕對壓力必須分別大于27、40、50KPa.

2.6、接地

傳感器必須單獨接地（接地電阻100Ω以下）。分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護(hù)管道上，除了傳感器和接地環(huán)一起接地外，還要用較粗銅導(dǎo)線（16mm²）饒過傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護(hù)電流于傳感器之間隔離。

有時后雜散電流過大，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。同樣有陰極保護(hù)的管線上，陰極保護(hù)電流影響 EMF 測量時，也可以采取本方法。傳感器必須單獨接地（接地電阻100Ω以下）。分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護(hù)管道上，除了傳感器和接地環(huán)一起接地外，還要用較粗銅導(dǎo)線（16mm²）饒過傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護(hù)電流于傳感器之間隔離。

 

六、轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜

一體型EMF無單獨安裝轉(zhuǎn)換器；分離型轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室，場所選擇余地較大，環(huán)境條件比傳感器好些，其防護(hù)等級是 IP65 或 IP64 （防塵防濺級）。安裝場所的要求與7.2節(jié)之（1）中3）、4）、6）、8）、9）、10）各條相同，環(huán)境溫度受電子件限制，使用溫度范圍比7）規(guī)定所列要窄些。
   轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測介質(zhì)電導(dǎo)率和信號電纜型號，即電纜的分布電容、導(dǎo)線截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠隨儀表所附（或規(guī)定型號）的信號電纜。電導(dǎo)率較低液體和傳輸距離較長時，也有規(guī)定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說明書”對不同電導(dǎo)率液體給出相應(yīng)傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業(yè)用水或酸堿液通常可傳送距離100m。

為了避免干擾信號，信號電纜必須單獨穿在接地保護(hù)鋼管內(nèi)，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。

  電磁流量計