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电磁流量计在化工生产中的应用 流量计技术指标

时间：2020-07-30    来源：仪多多仪器网    作者：仪多多商城     
流量是化工生产中重要的测定参数之一，就测量导电液体流量而言，不管目的是监控还是计量，EMF都能做到测量稳定、可靠、精度高、易维护。在仪表选型和使用时，笔者结合实际应用总结一些要点介绍给大家供参考。

1 EMF的工作原理

EMF的基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力运动时在其两端产生感应电动势。如图1所示，在EMF测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电势，由管道内部的两个电极测量并引出感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶，特氟隆等)实现流体与测量电极的电磁隔离。假设电磁感应线圈产生磁场强度B(T)为恒定，产生的感应电压Ue(V)正比于流体平均速度V(m/s)，系数为k，测量管内径L(m)为已知，则体积流量Qv(m3/s)可通过如下公式计算：

EMF由流量传感器和变送器两大部分组成。传感器测量管上下装有励磁线圈，通励磁电流后产生磁场穿过测量管，一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势，送到变送器。励磁电流则由变送器提供。

2EMF的特点

1)结构简单，EMF的测量管道是一段无阻流扰动件或节流件的光滑直管，不易发生堵塞、磨损等问题。因此，EMF特别适用于含固体颗粒或纤维的液固两相流体，如纸浆、泥浆、矿浆、煤水浆和污水等。


图1测量原理

2)由于没有节流件，仪表几乎无压力损失，仅消耗10～20W的电功率，这点与节流的差压式流量计相比，其节能效果成为EMF发展的一大优势。

3)EMF所得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力、雷诺数以及在一定范围内电导率变化的影响。

4)EMF测量范围很大，通常为20∶1～50∶1，每个量程又可从2%～100%线性测量，EMF的测量范围可涵盖紊流和层流两种速度分布状态，这是其他流量计不能与之相比拟的。

5)测量原理是线性的，测量精确度高，反应速度快，可测脉动流量和快速累积总量，可测正反双向流量，传感器前后直管段要求低。

6)耐腐蚀性能好，使用可靠，维护方便，寿命长。

但是，EMF不能测量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等；不能测量气体、蒸汽、和含有较多较大气泡的液体；受衬里材料和电极绝缘材料的温度限制，不能测量较高温度的液体。

3EMF的选型考虑要点

在石油化工设计中，要选择适合的流量仪表要考虑的因素很多，具体到EMF的特点，重点要求考虑四个方面的因素，即仪表性能、流量特性、安装条件和环境条件。

3.1仪表性能

市场上EMF的功能差别也很大，简单的就只是测量单向流量，只输出模拟信号带动后位仪表；多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、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。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片(ASIC)，以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、FF现场总线等。

EMF的口径范围比其他品种流量仪表宽，如E+H公司提供W、P、H三种类型的传感器，分别应用于水和污水行业(W型)，化工、食品行业(P型)，食品、制药行业(H型)，口径范围从2毫米到2米。变送器可提供10、50、23、53多种选择，10针对于水行业开发的经济型，50为普通型，53为增强型，23为两线制。精度可有0.5%，0.2%两种选择。可测正反双向流量，也可测脉动流量。

用于易粘附、沉积、结垢等介质，流速要求应不低于2m/s，可以提高到3～4m/s或以上，起到自清洗、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨蚀性强的流体，流速应低于2～3m/s，以降低衬里和电极的磨损。衬里、电极和接地环材料的选择也很关键，可查阅适合不同介质的有关“材料手册”，如《自控常用材料器件手册》。

3.2流体特性

使用EMF的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值(即下限值)。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型EMF的阈值在10-4～(5×10-6)S/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，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。

工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm，酸、碱、盐液的电导率在10-4～10-1S/cm之间，使用不存在问题，低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低，认为不能使用，然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例，这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液，资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的，实际使用的水溶液可能用工业用水配比，电导率将比查得的要高，也有利于流量测量。

3.3安装条件

按EMF自身的转换器与传感器组装方式分类，有分离型和一体型两种。如在污水厂中大口径流量计传感器大多安装在地下，所以建议选择IP68(防尘防潜水级)，如果安装在地上，建议选择IP67(防尘防溅水级)。小口径以一体式为多。通常EMF对安装场所要求有：

a.测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；尽量满足前后直管段分别不小于5D和2D；

b.尽可能避免测量管内变成负压；
c.选择震动小的场所，特别对一体型仪表；
d.避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰；
e.易于实现传感器单独接地的场所；
f.尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；
g.尽可能避免受阳光直照

3.4环境条件

一般仪表应用于爆炸性危险环境应按标准GB3836.1《爆炸性环境电气设备通用要求》的规定，选择适应使用场所环境的气氛、爆炸性混合物的分级分组、设备类型以及其他安全规则或标准的仪表。另外，外界磁场、电气干扰、环境温度和湿度也是EMF选型的考虑要点。

4结束语

EMF使用方便，维护量小，主要是电极的清洗和更换，也有无电极型的EMF几乎无需维护。当然对EMF定期进行在线标定和检查也是非常必要的。只要对EMF性能、特点有了全面深入的了解，有了应付各种工况的策略，EMF一定会成为化工测量中的得力助手。

一、金属转子流量计指针有抖动      

1、轻微指针抖动：一般由于介质波动引起，可采用增加阻尼的方式来克服。  

2、中度指针抖动：一般由于介质流动状态造成，对于气体一般由于介质操作压力不稳造成，可采用稳压或稳流装置来克服或加大金属转子流量计气阻尼。      

3、剧烈指针抖动：主要由于介质脉动，气压不稳或用户给出的气体操作状态的压力、温度、流量与金属转子流量计实际的状态不符，有较大差异造成浮子流量计过量程。      

二、金属转子流量计指针停到某一位置不动      

主要原因是浮子流量计的浮子卡死。一般由于金属转子使用时开启阀门过快，使得浮子飞快向上冲击止动器，造成止动器变形而将浮子卡死。但也不排除由于浮子导向杆与止动环不同心，造成浮子卡死。处理时可将仪表拆下，将变形的止动器取下整形，并检查与导向杆是否同心，如不同心可进行校正，然后将浮子装好，手推浮子，感觉浮子上下通畅无阻卡即可，另外，在浮子流量计安装时一定要垂直或水平安装，不能倾斜，否则也容易引起卡 表并给测量带来误差。      

三、金属转子流量计测量误差大      

1、安装不符合要求

（1）对于垂直安装浮子流量计要保持垂直，倾角不大于20度

（2）对于水平安装浮子流量计要保持水平，倾角不大于20度

（3）浮子流量计周围100mm空间不得有铁磁性物体。

（4）安装位置要远离阀门变径口、泵出口、工艺管线转弯口等。要保持前5D后250mm直管段的要求。      

2、液体介质的密度变化较大也是引起误差较大的一个原因。由于仪表在标定前，都将介质按用户给出的密度进行换算，换算成标校状态下水的流量进行标定，因此如果介质密度变化较大，会对测量造成很大误差。解决方法可将变化以后的介质密度带入公式，换算成误差修正系数，然后再将流量计测出的流量乘以系数换成真实的流量。      

3、气体介质由于受到温度压力影响较大，建议采用温压补偿的方式来获得真实的流量。    

4、由于长期使用及管道震动等多因素引起浮子流量计传感磁钢、指针、配重、旋转磁钢等活动部件松动，造成误差较大。解决方法：可先用手推指针的方式来验证。首先将指针按在RP位置，看输出是否为4mA，流量显示是否为0%，再依次按照刻度进行验证。若发现不符，可对部件进行位置调整。一般要求专业人员调整，否则会造成位置丢失，需返回金湖天信仪表进行校正。

详情点击：金属管流量计的常见问题及处理方法


电磁流量计按其出现故障时间的不同可划分为调试期和运行期出现的故障。常州良邦仪表是一家专业从事仪表开发及生产的多年的老企业，以下即为常出现的有关电磁流量计的故障表现。
一、调试期故障
一般出现在仪表初次安装调试期间，一旦改进仪表后，电磁流量计故障即可排除。引起电磁流量计调试期常见故障有安装不当、外界环境的干扰、流体特性。1. 流体管道系统和仪表安装等方面。
此类故障一般是由传感器安装位置不当引发，例如将传感器安装在容易积聚气体的工业管网高点，液体经流量传感器直接排入大气，形成测量管内出现非满管现象，传感器装在流体自上向下流的垂直管道上，容易形成排空现象。
2. 环境方面
外部环境方面所引起的故障大多是因为仪表受外界电磁波、电机磁场、杂散电流等干扰引发的。外界电磁波干扰主要是由信号电缆引入，通常采用单层或者多层屏蔽进行保护。电流干扰通常采取比较良好的单独接地保护即可获得满意测量。
3. 流体方面
流体内的微小气泡一般情况下影响不了正常的电磁流量计测量，只是测得的流体体积流量为流体和气体之和。流体内的微小气泡增大会使流量计的输出信号产生变化，如果流体内的微小气泡增大到覆盖整个电极表面，将使电极信号回路瞬间断开，使所测得的输出信号产生比较大的变化。
二、运行期故障
产生电磁流量计运行期故障的原因一般有电磁流量传感器内壁结垢，仪表遇雷击，流量计测量环境条件变化等。
1. 内壁附着层
由于电磁流量计测量的流体大多含有悬浮固相或者脏污体，电磁流量传感器内壁附着层出现的故障频率较高，如果附着层与液体二者的电导率接近，仪表仍然可以进行正常信号输出，只是改变了流体的流通面积，将导致测量误差的隐形故障；如果附着层是高电导率，电磁流量传感器电极间的电势易短路；如果附着层是绝缘性，电磁流量传感器电极表面被绝缘将断开了测量回路。后两种现象需要清洁附着层或更换传感器才能使仪表正常工作，
2. 雷电击
线路遇雷击时会瞬时产生很高电压和浪涌电流，仪表遭雷击后极易损坏。雷电击主要通过三个途径进入仪表：仪表电源线，转换器和传感器间的激磁线与流量信号线。从雷电故障中损坏的仪表零部件分析，雷电击大部分经控制室电源线路进入仪表从而引发故障，而其他两种途径比较少。
知道了什么时候容易产生故障，那在日常的安装及使用过程中就能引起相关注意，能有效的避免流量计的不正常使用，给日常生产带来便利。
 


 



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