目前在集團(tuán)流量計(jì)生產(chǎn)方面取得了優(yōu)異的成績和穩(wěn)定的發(fā)展，目前較成熟的產(chǎn)品有三種，分別是電磁流量計(jì)、渦流流量計(jì)、渦輪流量計(jì)，以及已投入生產(chǎn)的節(jié)流流量計(jì)。 目前，這些產(chǎn)品深受好評(píng)，深受各大化工企業(yè)歡迎。 其中電磁流量計(jì)采用zui廣zui穩(wěn)定。 詳細(xì)說明電磁流量計(jì)流量的選擇和設(shè)置。

一、電磁流量計(jì)的工作原理:

首先，我們需要了解電磁流量計(jì)的工作原理。 電磁流量計(jì)的基本原理是基于法拉第感應(yīng)效率，該測量原理可應(yīng)用于導(dǎo)電流體，該流體的磁場流入垂直于流體方向的管道，由流體感應(yīng)的電位可通過對(duì)稱配置的兩個(gè)電極進(jìn)行測量。 信號(hào)電壓u與磁感應(yīng)強(qiáng)度b、電極間距離d及流體平均流速v成比例。 由于磁感應(yīng)強(qiáng)度b和電極間距離d一定，所以信號(hào)電壓u與平均流速v成比例。 計(jì)算體積流量的公式表示信號(hào)電壓u與體積流量成比例。 將所感應(yīng)的信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換器的標(biāo)度、模擬及數(shù)字輸出信號(hào)。

二、電磁流量計(jì)選型的八大要素:

1 .精度等級(jí)、功能及輸出信號(hào)

市場電磁流量計(jì)性能差異較大，精度高，功能多，精度低，功能簡單。 高精度儀表的基本誤差是( ±； 0.5%~±； 1%)R，精度低的儀器是( ±； 1.5%~±； 2.5%)FS兩者的價(jià)格相差1~2倍。

一些型號(hào)的儀表聲稱有更高的靈敏度，并且基本誤差很小( ±； 0.2%~±； 0.3%)R，但有嚴(yán)格的設(shè)置要求和比較條件。 例如，環(huán)境溫度、前后直管段長度等。 因此，比較多種型號(hào)時(shí)，不僅要看高指標(biāo)，還要仔細(xì)閱讀廠家的樣本和說明書進(jìn)行綜合分析。

市場上電磁流量計(jì)的功能差異也很大，簡單的是只測量單向流量，只輸出模擬信號(hào)來驅(qū)動(dòng)下位計(jì)的多功能儀表包括測量雙向流、量程切換、上下限流量警報(bào)、管道和電源切斷警報(bào)、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)對(duì)照和故障自診斷、與上位機(jī)的通信和運(yùn)動(dòng)配置等。 某些形式的儀表的串行數(shù)字通信功能可以選擇HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、FF現(xiàn)場總線等各種通信接口。 電磁流量計(jì)具有以上多動(dòng)能集管功能，同時(shí)還采用RS485、HART、頻率脈沖等輸出方式，方便化工廠生產(chǎn)信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸。

下圖為電磁流量計(jì)的測量誤差圖

2、流速、刻度流量和口徑

選定的儀表口徑不一定與管徑相同。 因流量而異。 流動(dòng)工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般為經(jīng)濟(jì)流速1.5~3m/s。 電磁流量計(jì)用于這種管道，傳感器口徑可與管徑相同。 電磁流量計(jì)滿流量時(shí)的液體流速可在1~10m/s的范圍內(nèi)選擇，范圍比較廣。 上限流速在原理上沒有限制，但通常推薦為5m/s以下，只要襯料不能承受液流清洗，實(shí)際上很少超過7m/s，超過10m/s更少。 滿度流量的流速下限一般為1m/s，根據(jù)型號(hào)的不同為0.5m/s。

在幾個(gè)新建工程運(yùn)行初期流量低或流速低的管系中，從測量精度的觀點(diǎn)出發(fā)，儀表口徑應(yīng)改為小于管徑，用異徑管連接。 易附著、易堆積、水垢等物質(zhì)所使用的流體的流速在2m/s以上，zui提高到3~4m/s以上，起到自我清掃、防止附著堆積等作用。 用于礦漿等磨損性強(qiáng)的流體，常用流速在2~3m/s以下，減少襯里和電極的磨損。 為了測量接近閾值的低流導(dǎo)液體，選擇盡可能低的流速(0.5~不足1 m/s )，流速上升時(shí)流動(dòng)噪音增加，產(chǎn)生輸出波動(dòng)的現(xiàn)象。

3 .液體電導(dǎo)率

使用電磁流量計(jì)的前提是，被檢液體必須是電的，不能低于閾值(即下限值)。 電導(dǎo)率低于閾值時(shí)會(huì)產(chǎn)生測量誤差而無法使用，即使超過閾值變化也能測量，顯示值的誤差不會(huì)大幅變化，通用型電磁流量計(jì)的閾值為10-4~(5×； 10-6)S/cm之間因型號(hào)而異。 還可以依賴于傳感器和轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線的長度和分布電容來使用，制造商的使用說明書中規(guī)定了與電導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的信號(hào)線的長度。 非接觸電容耦合大面積電極的設(shè)計(jì)可以測得電導(dǎo)率低至5×的10-8S/cm的液體。

工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4~10-1S/cm之間，使用沒有問題，低蒸餾水為10-5S/cm也沒有問題。 石油產(chǎn)品和有機(jī)溶劑的電導(dǎo)率太低就不能使用。 純液和水溶液中電導(dǎo)率低，有些被認(rèn)為不能使用，但實(shí)際工作中有可能含有雜質(zhì)使用。 這種雜質(zhì)有利于提高電導(dǎo)率。

根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)用的液體電導(dǎo)率zui比儀器制造商規(guī)定的閾值至少大一位數(shù)。 因?yàn)橹圃焐痰膬x表規(guī)格規(guī)定的下限值是在各種使用條件良好的狀態(tài)下可測量的zui的較低值。 受電導(dǎo)率均勻性、連接信號(hào)線、外部干擾等使用條件的限制，會(huì)發(fā)生輸出晃動(dòng)等。 我們多次測量低濃度蒸餾水和去離子水，其電導(dǎo)率接近閾值5×，10-6S/cm，使用時(shí)輸出波動(dòng)。

4 .液體是否為單相

混入泡狀流中的微小氣泡還能正常發(fā)揮作用，但是測量包含氣泡體積的混合體積流量的氣體含量增加而形成彈(塊)狀的流動(dòng)時(shí)，電極被氣體復(fù)蓋，電路有可能瞬間被切斷，出現(xiàn)輸出波動(dòng)，無法正常發(fā)揮作用。 含有非強(qiáng)磁性粒子和纖維的固液二相流體也同樣能夠測量二相的體積流量。 固體含量高的流體如鉆井泥、鉆井固井泥、紙漿等實(shí)際上是非牛頓流體。 由于固體在載液中一起流動(dòng)，兩者之間有滑動(dòng)，速度有差異，單相液體檢測儀器用于固液兩相流體時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加誤差。 電磁流量計(jì)應(yīng)用于固液兩相流體中固體物質(zhì)影響的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告尚未見，但國外報(bào)道固體物質(zhì)含量為14%時(shí)，誤差在3%以內(nèi)

應(yīng)用于含礦石顆粒的礦床時(shí)，要注意傳感器內(nèi)襯的磨損程度，測量管內(nèi)徑的擴(kuò)大會(huì)產(chǎn)生附加誤差。 在這種情況下，提出了在選擇耐磨性好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里的同時(shí)，將傳感器安裝在垂直配管上，使配管的磨損均勻，消除水平安裝的下半部分局部磨損嚴(yán)重的缺點(diǎn)。 也可在傳感器的入口端安裝噴嘴狀的蓋子，相對(duì)延長使用時(shí)間。

5 .介質(zhì)是容易沉淀還是容易附著

測量管壁上容易附著物質(zhì)沉淀的流體時(shí)，如果附著電導(dǎo)率比液體高的導(dǎo)電物質(zhì)，信號(hào)電位就會(huì)短路，無法工作，在非導(dǎo)電層必須首先注意電極的污染。 例如，選擇尖的形狀或半球狀的突起電極難以附著的可更換的電極、刮板式定標(biāo)電極等。 葉片式電極可在傳感器外定期用手去污。 海外產(chǎn)品中，曾在電極上安裝超聲波換能器去除表面氧化皮層，現(xiàn)在很少見。 有時(shí)也會(huì)暫時(shí)切斷測量電路，在短時(shí)間內(nèi)向電極通入低壓大電流，焚燒除去附著油脂類附著層。 在容易附著的場所，可以提高流速達(dá)到自我清掃的目的，用容易清洗的配管連接，也可以不拆卸清洗傳感器。 非接觸型電極電磁流量計(jì)上附著有非導(dǎo)電膜層，設(shè)計(jì)仍然起作用，但是如果是高導(dǎo)電層的話同樣不起作用。

電磁流量計(jì)主要通過電極選擇避免介質(zhì)沉淀和附著的影響。 大多數(shù)情況下，我們標(biāo)準(zhǔn)配備按鈕式電極。 這樣的電極在對(duì)附著有很強(qiáng)的抵抗力的同時(shí)，在一定程度上可以承受磨損。 雖然介質(zhì)中的固體雜質(zhì)少，對(duì)電極的磨損少，但介質(zhì)容易附著的情況下，推薦使用彈頭式電極材料，可以避免附著引起的誤差噪聲。

6、襯里的選擇

襯里材料(或直接與介質(zhì)接觸的測定管)中常用的襯里材料是氟樹脂、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠、陶瓷等。 近年來，雖然有采用高純度氧化鋁陶瓷作為襯墊，但僅限于中口徑傳感器。 氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，如工業(yè)用水、廢水和弱酸堿，價(jià)格zui便宜。 氟樹脂具有優(yōu)良的耐藥性，但耐磨性差，不能用于礦漿的測定。 氟塑料中zui應(yīng)用早的是聚四氟乙烯，與測管之間只有壓接而沒有粘接力，不能用于負(fù)壓配管，因此開發(fā)了各種改性品種，實(shí)現(xiàn)了注塑成型，與測管有很強(qiáng)的結(jié)合力，可用于負(fù)壓，聚氨酯橡膠具有優(yōu)異的耐磨性 其耐磨損性相當(dāng)于天然橡膠的10倍，適合水煤漿、礦漿等的介質(zhì)溫度為40~60/70℃以下。 氧化鋁陶瓷具有優(yōu)異的耐磨損性和對(duì)強(qiáng)酸堿的耐磨損性，耐磨損性約為聚氨酯橡膠的10倍，適合于具有腐蝕性的礦床，但性能較脆，在安裝夾具時(shí)不小心易損壞，可以在高溫( 120~140/180℃)下使用 像蒸汽滅菌一樣，一般溫度的急劇變化不能超過100℃，升溫到150℃需要10min時(shí)間。

7 .電極材料和接地環(huán)的選擇

電極對(duì)測量介質(zhì)的耐腐蝕性是選擇材料時(shí)首先考慮的因素，其次考慮鈍化等表面效應(yīng)和形成的噪聲是否發(fā)生。

1 )選擇耐腐蝕材料

電磁流量計(jì)電極的耐腐蝕性要求很高，常用金屬材料有含鉬的耐酸鋼、哈斯特洛伊等，幾乎可以復(fù)蓋所有的化學(xué)液體。 另外，也有適合于漿料等的低噪聲電極，是導(dǎo)電性橡膠電極、導(dǎo)電性氟樹脂電極和多孔性陶瓷電極、或者復(fù)蓋這些材料的金屬電極。 原則上電極材料的選擇應(yīng)該由使用者參考該介質(zhì)在其他設(shè)備上的應(yīng)用實(shí)際和過去的經(jīng)驗(yàn)來決定。 在現(xiàn)場采集液體樣品在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料腐蝕性試驗(yàn)等，有時(shí)進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)。 zui的良好實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)場掛片，zui在接近實(shí)際應(yīng)用條件的腐蝕性試驗(yàn)中，能夠得出是否適用的結(jié)論。

2 )避免電極表面效果

電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，電極材料有時(shí)對(duì)被測介質(zhì)具有良好的耐腐蝕性，但不一定是適用材料，不會(huì)產(chǎn)生電極表面效應(yīng)。 電極表面效應(yīng)可分為表面化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象、電極催化作用三個(gè)方面。 當(dāng)電極表面與被檢測介質(zhì)接觸時(shí)，形成鈍化膜和氧化層。 他們對(duì)耐腐蝕性能可能起到積極的保護(hù)作用，但也可能增加表面接觸電阻。 例如鉭與水接觸時(shí)被氧化，生成絕緣層。 對(duì)于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)------電極材料的匹配，沒有腐蝕性等充分的資料，只有一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，還沒有積累在實(shí)踐中。 接地環(huán)連接在塑料管和襯金屬管流量傳感器的兩端，他們的耐腐蝕要求低于電極，充分腐蝕，定期更換。 通常選擇耐酸鋼或哈斯特洛伊。 由于體積大，經(jīng)濟(jì)上很少采用鉭鉑等貴重金屬。 如果金屬工藝管道直接與流體接觸，則不需要接地環(huán)。

本文熱電偶高頻詞： 信號(hào)  測量 

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