流量是化工生產(chǎn)中重要的測定參數之一，就測量導電液體流量而言，不管目的是監控還是計量，EMF都能做到測量穩定、可靠、精度高、易維護。在儀表選型和使用時(shí)，筆者結合實(shí)際應用總結一些要點(diǎn)介紹給大家供參考。
1 EMF的工作原理
EMF的基本原理是法拉第電磁感應定律，即導體在磁場(chǎng)中切割磁力運動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。如圖1所示，在EMF測量管內的導電介質(zhì)相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當有導電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì )產(chǎn)生感應電勢，由管道內部的兩個(gè)電極測量并引出感應電壓。測量管道通過(guò)不導電的內襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現流體與測量電極的電磁隔離。假設電磁感應線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)強度B（T）為恒定，產(chǎn)生的感應電壓Ue（V）正比于流體平均速度（m/s），系數為k，測量管內徑L（m）為已知，則體積流量Qv（m3/s）可通過(guò)如下公式計算：
EMF由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測量管上下裝有勵磁線(xiàn)圈，通勵磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測量管，一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸，引出感應電勢，送到變送器。勵磁電流則由變送器提供。
2 EMF的特點(diǎn)
1）結構簡(jiǎn)單，EMF的測量管道是一段無(wú)阻流擾動(dòng)件或節流件的光滑直管，不易發(fā)生堵塞、磨損等問(wèn)題。因此，EMF特別適用于含固體顆?；蚶w維的液固兩相流體，如紙漿、泥漿、礦漿、煤水漿和污水等。
圖1 測量原理
2）由于沒(méi)有節流件，儀表幾乎無(wú)壓力損失，僅消耗10～20W的電功率，這點(diǎn)與節流的差壓式流量計相比，其節能效果成為EMF發(fā)展的一大優(yōu)勢。
3）EMF所得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力、雷諾數以及在一定范圍內電導率變化的影響。
4）EMF測量范圍很大，通常為20∶1～50∶1，每個(gè)量程又可從2%～線(xiàn)性測量，EMF的測量范圍可涵蓋紊流和層流兩種速度分布狀態(tài)，這是其他流量計不能與之相比擬的。
5）測量原理是線(xiàn)性的，測量度高，反應速度快，可測脈動(dòng)流量和快速累積總量，可測正反雙向流量，傳感器前后直管段要求低。
6）耐腐蝕性能好，使用可靠，維護方便，壽命長(cháng)。
但是，EMF不能測量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等；不能測量氣體、蒸汽、和含有較多較大氣泡的液體；受襯里材料和電極絕緣材料的溫度限制，不能測量較高溫度的液體。
3 EMF的選型考慮要點(diǎn)
在石油化工設計中，要選擇適合的流量?jì)x表要考慮的因素很多，具體到EMF的特點(diǎn)，重點(diǎn)要求考慮四個(gè)方面的因素，即儀表性能、流量特性、安裝條件和環(huán)境條件。
3.1 儀表性能
市場(chǎng)上EMF的功能差別也很大，簡(jiǎn)單的就只是測量單向流量，只輸出模擬信號帶動(dòng)后位儀表；多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量計算、自動(dòng)核對和故障自診斷、與上位機通信和運動(dòng)組態(tài)等。有些型號儀表的串行數字通信功能可選多種通信接口和芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統、PROFTBUS、Modbus、FF現場(chǎng)總線(xiàn)等。
EMF的口徑范圍比其他品種流量?jì)x表寬，如E+H公司提供W、P、H三種類(lèi)型的傳感器，分別應用于水和污水行業(yè)（W型），化工、食品行業(yè)（P型），食品、制藥行業(yè)（H型），口徑范圍從2毫米到2米。變送器可提供10、50、23、53多種選擇，10針對于水行業(yè)開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟型，50為普通型，53為增強型，23為兩線(xiàn)制。精度可有0.5%，0.2%兩種選擇?？蓽y正反雙向流量，也可測脈動(dòng)流量。
用于易粘附、沉積、結垢等介質(zhì)，流速要求應不低于2m/s，提高到3～4m/s或以上，起到自清洗、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨蝕性強的流體，流速應低于2～3m/s，以降低襯里和電極的磨損。襯里、電極和接地環(huán)材料的選擇也很關(guān)鍵，可查閱適合不同介質(zhì)的有關(guān)“材料手冊”，如《自控常用材料器件手冊》。
3.2 流體特性
使用EMF的前提是被測液體必須是導電的，不能低于閾值（即下限值）。電導率低于閾值會(huì )產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過(guò)閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型EMF的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉換器間流量信號線(xiàn)長(cháng)度及其分布電容，制造廠(chǎng)使用說(shuō)明書(shū)中通常規定電導率相對應的信號線(xiàn)長(cháng)度。
工業(yè)用水及其水溶液的電導率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問(wèn)題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問(wèn)題。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低，認為不能使用，然而實(shí)際工作中會(huì )遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例，這類(lèi)雜質(zhì)對增加電導率有利。對于水溶液，資料中的電導率是用純水配比在實(shí)驗室測得的，實(shí)際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導率將比查得的要高，也有利于流量測量。
3.3 安裝條件
按EMF自身的轉換器與傳感器組裝方式分類(lèi)，有分離型和一體型兩種。如在污水廠(chǎng)中大口徑流量計傳感器大多安裝在地下，所以建議選擇IP68（防塵防潛水級），如果安裝在地上，建議選擇IP67（防塵防濺水級）。小口徑以一體式為多。通常EMF對安裝場(chǎng)所要求有：a.測量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì )引起相分離的場(chǎng)所；測量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學(xué)反應管道時(shí)，要裝在反應充分完成段的下游；盡量滿(mǎn)足前后直管段分別不小于5D和2D；
b.盡可能避免測量管內變成負壓；
c.選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對一體型儀表；
d.避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；
e.易于實(shí)現傳感器單獨接地的場(chǎng)所；
f.盡可能避開(kāi)周?chē)h(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
g.盡可能避免受陽(yáng)光直照
3.4 環(huán)境條件
一般儀表應用于爆炸性危險環(huán)境應按標準GB3836.1《爆炸性環(huán)境電氣設備通用要求》的規定，選擇適應使用場(chǎng)所環(huán)境的氣氛、爆炸性混合物的分級分組、設備類(lèi)型以及其他安全規則或標準的儀表。另外，外界磁場(chǎng)、電氣干擾、環(huán)境溫度和濕度也是EMF選型的考慮要點(diǎn)。
4 結束語(yǔ)
EMF使用方便，維護量小，主要是電極的清洗和更換，也有無(wú)電極型的EMF幾乎無(wú)需維護。當然對EMF定期進(jìn)行在線(xiàn)標定和檢查也是非常必要的。只要對EMF性能、特點(diǎn)有了全面深入的了解，有了應付各種工況的策略，EMF一定會(huì )成為化工測量中的得力助手。
在線(xiàn)客服