試析電磁流量計的應用

【摘要】電磁流量計是一種測量導電液體體積流量的測量儀表。電磁流量計能夠精確測量各種導電流體和固液二相體的體積流量，自從上個世紀50年代已經(jīng)開始被廣泛應用于化工、環(huán)保、醫(yī)藥以及食品制造等各個領域。近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的進步，電磁流量計得到了越來越普遍的應用和推廣。本文以電磁流量計的測量原理為突破口，從電磁流量計的結構、選擇與安裝三個方面對電磁流量計的應用進行了簡要分析。

【關鍵詞】電磁流量計；原理；結構；選擇；安裝；應用

電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律來測量導電介質液體的體積流量的測量儀表。電磁流量計的變送器內有涂層或襯里，對原水、污水以及工業(yè)生產(chǎn)用的各種酸堿溶液的流量均能進行測量，并且檢測過程中不受被測量介質的溫度、壓力以及流動狀態(tài)等變化的影響，具有一定的穩(wěn)定性和可靠性，測量范圍寬、適用范圍廣。

一、電磁流量計的測量原理

電磁流量計是一種導電液體體積流量的測量儀表，其測量是根據(jù)法拉第電磁感應定律進行的。我們已經(jīng)知道，導體在磁場中作切割磁力線運動時導體自身會產(chǎn)生一定的感應電勢。同理，導電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應電勢。根據(jù)右手定則可以判定感應電勢的方向，根據(jù)以下公式可以計算出感應電勢的大小：

Ex=BDv （1）

在以上公式中，Ex代表導體的感應電勢；B表示磁感應強度；D代表測量管道的內部直徑；而v則代表液體的平均流速。又因為體積流量qv等于流體的流速v與管道的截面積（πD）/4的乘積，因此，將（1）代入，可以知道：

Qv=（πD/4B）*Ex （2）

根據(jù)（2）式可知，在管道直徑D與磁感應強度B兩個量不變的情況下，被測導電液體的體積流量與感應電勢呈線性關系。在這種情況下，在管道兩側各插入一根電極，此時可以引入感應電勢Ex，根據(jù)公式（2）測量此時的感應電勢大小，就可以求得導電液體的體積流量。這就是電磁流量計的測量原理。

二、電磁流量計的應用

（一）電磁流量計的結構

1.測量管

電磁流量計是用來測量日常生活用水和各種工業(yè)用水的體積流量的儀表，考慮到被測液體的腐蝕性，測量管的內部一般都會加上襯里材料。

2.勵磁系統(tǒng)

為了克服脈沖DC勵磁、高頻勵磁、低頻勵磁等勵磁方式的缺點，使得測量不受流量噪聲的影響，有的廠家已經(jīng)生產(chǎn)出雙頻勵磁的勵磁方式。采用這種勵磁方式的電磁流量計抗噪聲能力強，具有測量精度高、響應速度快等優(yōu)點。

3.檢測部分

電磁流量計的檢測部分主要由電極和干擾調整部分構成。采用電磁流量計進行體積流量測量的液體有些具有腐蝕性，電極要與被測液體直接接觸，因此電極的選擇必須具有較強的抗腐蝕性。

4.變送部分

由于電磁流量計的變送器的主要作用是將傳感器的信號轉換成與被測液體的體積流量成正比的標準信號輸出出去，因此變送器必須具有較高的穩(wěn)定性、較準確的精度以及較強的抗干擾能力。

（二）電磁流量計的選擇

簡單地說，電磁流量計主要是由傳感器和變送器兩部分構成的。由于變送器可以根據(jù)傳感器進行調整，因此電磁流量計的選擇實際上就是傳感器的選擇。電磁流量計傳感器的選擇，應該考慮以下幾個因素：

1.口徑和量程

正常流量保持在最大流量的50%—70%之間，流速一般選擇2—4m/s為宜。流速確定以后，我們可以根據(jù)公式q=πD2v/4來確定口徑。

2.腐蝕性

考慮到被測液體的腐蝕性，測量管的內部一般都會加上襯里材料。在傳感器的選擇中，我們應該根據(jù)各種被測液體腐蝕性的不同選擇不同的內襯和電極材料。

3.介質

電磁流量計是用來測量各種導電介質液體的體積流量的儀表，其測量是根據(jù)法拉第電磁感應定律進行的。由于介質必須具有導電性才能夠切割磁力線，因此電磁流量計不能測量蒸汽、石油以及氣體等非導電流體的流量，這是我們需要注意的。

4.溫度和壓力

被測液體的溫度可能會對電磁流量計造成一定的影響，因此我們應該根據(jù)溫度的不同選擇不同內襯的流量計。另外，電磁流量的使用壓力也不能夠超過流量計自身的耐壓。

（三）流量計的安裝

1.安裝場所的要求

電磁流量傳感器外殼防護等極為IP68，對電磁流量計的安裝場所必須嚴格要求。首先，根據(jù)被測液體的不同選擇不同的安裝場所。混合相流體的測量應該選擇那些不會引起混合液體相互分離的場所進行，雙組分液體的測量則應該避免將電磁流量傳感器安裝在混合尚未均勻的下游，而那些測量化學反應的管道則需要將傳感器安裝在反應充分完成段的下游。其次，電磁流量傳感器的安裝應該避開那些電磁干擾較大以及周圍具有高濃度、腐蝕性較強的氣體的場所。最后，陽光直照和震動對電磁流量的使用也具有不良影響，因此傳感器的安裝應該盡量避開有陽光直照和震動大的場所。

2.電磁流量計的接地

電磁流量計傳感器及介質必須具有相同的電勢，才能避免電極遭到腐蝕性破壞，保證測量結果的精準度，這就是所謂等電勢。等電勢的形成，是通過在傳感器內安裝的參考電極來保證的。如果被測液體在無襯里并接地的金屬管中流動，可以通過連接到變送器的外殼來滿足接地要求；如果管道材料不具有導電性，就必須使用接地環(huán)，滿足測量要求。

結語

研究表明，電磁流量計可測量電導率≥1μs/cm的各種具有導電性的液體的體積流量，可測流量范圍大。目前，因其獨特的優(yōu)點，電磁流量計已經(jīng)被廣泛應用于食品、化纖、造紙、礦冶、給排水、制藥等各個工業(yè)生產(chǎn)領域當中。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的進步，專業(yè)技術人員在電磁流量計功率損耗的降低、抗電磁干擾能力的增強以及耐高溫高壓性能的提高等方面不斷進行探索，電磁流量計將會在更多領域得到更廣泛地推廣與應用，給現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活帶來更多的便利。

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