1 前言
由于電磁流量計具有可靠性高、耐腐蝕性強、容易變更測量范圍等特點(diǎn)，在國內外好多行業(yè)都得到了廣泛應用并重點(diǎn)對它進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
2 使用情況
在我們所涉及的工程，例如輕工行業(yè)中電磁流量計常應用在食品、造紙、精細化工和污水處理等行業(yè)，用來(lái)測量乳液、番茄醬、啤酒、紙漿、填料、黑液、其他化學(xué)品等液體或具有氣液、液固兩相的液體流量。這些液體中除干凈液體外，大多為易粘、易堵、含氣泡、含固體顆粒，有的還具有強腐蝕性。
目前，電磁流量計具有傳感器、轉換器一體型和分離型二種結構形式，高達IP68的防護等級，多種可選的耐腐耐磨忖里和電極材料，精度可達0.2級，這使得電磁流量計基本上能滿(mǎn)足上述工況的流量測量需要。
3 電磁流量計的特點(diǎn)和不足
3.1 特點(diǎn)
（1）結構簡(jiǎn)單，無(wú)活動(dòng)部件和阻礙被測介質(zhì)流動(dòng)的擾動(dòng)件或節流件，對易黏附和固液二相介質(zhì)不易發(fā)生管道堵塞、磨損等問(wèn)題?？蓮浹a質(zhì)量流量計不易測量此類(lèi)介質(zhì)的不足。
（2）電磁流量計是一種測量體積流量的儀表，其測量不受流體的密度、溫度、壓力、粘度、雷諾數以及在一定范圍內電導率的變化的影響。電磁流量計只需用水作為試驗介質(zhì)進(jìn)行標定，而不需要作附加修正就可用來(lái)測量其它導電性液體。這是其他流量計所不具備的優(yōu)點(diǎn)。
（3）電磁流量計測量范圍很大，有的產(chǎn)品測量范圍達1000:1。對同一口徑傳感器，其滿(mǎn)量程只要介質(zhì)流速在0.3~15m/s范圍內可任意設定。電磁流量計的測量范圍可涵蓋紊流和層流狀態(tài)兩種速度分布狀態(tài)，這是差壓式流量計、渦輪式、渦街等流量計不能與之相比擬的。
（4）測量原理上是線(xiàn)性的，測量準確度高，而且*電信號輸出，測量的反映速度快，可測脈動(dòng)流量和快速累積總量。
（5）耐腐蝕性能好。
（6）原理上是測量過(guò)水斷面的平均流速，對流速分布的要求較低。因此，傳感器前后的直管段要求比其他流量計短。
（7）可測正、反兩個(gè)方向的流動(dòng)流體。
3.2 不足之處
（1）電磁流量計不能用于測量氣體、蒸氣以及含有大量氣體的液體。
（2）電磁流量計目前還不能用來(lái)測量導電率很低的液體介質(zhì)，被測液體介質(zhì)的電導率不能低于10-5S/cm（相當于蒸餾水的電導率）。對石油制品或者有機溶劑等還無(wú)能為力。
（3）由于測量管絕緣襯里材料受溫度的限制，目前工業(yè)電磁流量計還不能測量高溫高壓流體。
（4）電磁流量計受流速分布影響，在軸對稱(chēng)分布的條件下，流量信號與平均流速成正比。所以，電磁流量計前后也必須有一定長(cháng)度的前后直管段。
（5）電磁流量計易受外界電磁干擾的影響。
4 勵磁對測量的影響
電磁流量計在使用中的效果受諸多因素影響。測量的真實(shí)、可靠及精度除了與轉換器有關(guān)外，更主要是取決于傳感器，而傳感器的勵磁技術(shù)對流量檢測影響很大。
了解勵磁技術(shù)發(fā)展過(guò)程，對我們選用、維護電磁流量計很有現實(shí)意義。
4.1 直流勵磁
上個(gè)世紀初，歐洲國家曾研制出用直流勵磁的電磁流量計，并開(kāi)始其工業(yè)應用。
直流勵磁技術(shù)是利用永磁體或者直流電源給電磁流量傳感器勵磁繞組供電，以形成恒定的勵磁磁場(chǎng)，如圖1所示。直流勵磁技術(shù)的zui大問(wèn)題是直流感應電動(dòng)勢在兩電極表面上形成固定的正負極性，引起被測流體介質(zhì)電解，導致電極表面極化現象。
4.2 工頻正弦波勵磁
為了消除直流勵磁中電極極化效應等弊病，在以后的幾十年中，發(fā)達國家又提出了用工頻正弦波勵磁，如圖2所示。是利用工頻50Hz正弦波電源給電磁流量傳感器勵磁繞組供電。其主要特點(diǎn)是能夠基本消除電極表面的極化現象，降低電極電化學(xué)電勢的影響和傳感器的內阻。
但是，工頻正弦波勵磁技術(shù)的采用會(huì )帶來(lái)一系列電磁感應干擾和噪聲。
上個(gè)世紀七，八十年我國代造紙行業(yè)在使用國產(chǎn)電磁流量計中，發(fā)現電磁流量計經(jīng)常出現零點(diǎn)和示值不穩。嚴格的接地和遠離電磁干擾源也不能完*，影響了生產(chǎn)。這與工頻勵磁的弱點(diǎn)有關(guān)。
4.3 低頻矩形波勵磁
為了*解決電磁流量計工頻干擾問(wèn)題，提高流量測量精度，介于直流勵磁和工頻交流勵磁之間的低頻矩形波勵磁技術(shù)被提出。此項勵磁技術(shù)，如圖3所示，既具有直流勵磁技術(shù)不產(chǎn)生渦流效應、變壓器效應（正交干擾）的特點(diǎn)，又具有工頻正弦波勵磁基本不產(chǎn)生極化效應，便于放大信號處理，而能避免直流放大器零點(diǎn)漂移、噪聲、穩定性等問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)，以及有較好的抗干擾性能，得以在電磁流量計中廣泛應用。
由于矩形波勵磁的這些優(yōu)點(diǎn)，上個(gè)世紀八十年代中，使以引進(jìn)此種勵磁技術(shù)的合資產(chǎn)品得到了廣泛的應用。
4.4 雙頻矩形波勵磁
上世紀80年代后期國外制造廠(chǎng)商又推出雙頻矩形波勵磁技術(shù)。成功地解決了電磁流量計零點(diǎn)穩定性和對液固兩相導電性流體以及低導電率流體流量的適應性，開(kāi)拓了電磁流量計新的應用領(lǐng)域，開(kāi)始了雙頻矩形波勵磁技術(shù)的工業(yè)應用。
低頻矩形波勵磁雖然具有優(yōu)良的零點(diǎn)穩定性，但在測量泥漿、紙漿等含纖維和固體顆粒的液固兩相導電性流體流量時(shí)，固體顆粒擦過(guò)電極表面導致電極的接觸電勢突然變化，電磁流量傳感器輸出信號出現尖峰狀脈沖，具有1/f的頻譜特征；在測量低導電率流體流量時(shí)，電極的電化學(xué)電勢定期變動(dòng)，產(chǎn)生幅值隨頻率成反比的噪聲（即1/f噪聲），導致低頻矩形波勵磁電磁流量計輸出搖擺，如圖4所示。前者稱(chēng)為泥漿干擾，后者稱(chēng)為流動(dòng)噪聲。
研究分析表明，泥漿干擾和流動(dòng)噪聲具有1/f的頻譜特征。低頻時(shí)幅值大，高頻時(shí)幅值小，如果采用較高頻率的低頻矩形波勵磁則能大大降低泥漿干擾的數量級。因此提高勵磁頻率有助于降低泥漿干擾和流動(dòng)噪聲，提高傳感器輸出信號的信噪比。近十幾年來(lái)，低頻矩形波勵磁技術(shù)的采用，提高電磁流量計抗干擾的能力、降低勵磁功率以提高勵磁的經(jīng)濟性，zui明顯地表現在單位流速信號電勢降低從1mV/ms-1到0.6mV/ms-1、0.4mV/ms-1、0.2mV/ms-1、0.1mV/ms-1。如果隨著(zhù)單位流速信號電勢幅值比現有技術(shù)降低一個(gè)數量級，則泥漿干擾和流動(dòng)噪聲的影響明顯增強，為了進(jìn)一步提高抗*力，必須采用較高頻率矩形波勵磁。
綜上所述，要保證電磁流量計的零點(diǎn)穩定性，采用低頻矩形波勵磁；為了能較準確地測量液固兩相導電性流體和低導電率流體的流量，又必須采用較高頻率的矩形波勵磁。采用如圖5所示的雙頻矩形波勵磁的方法是*方案。
隨著(zhù)造紙產(chǎn)品的多樣化，我們又曾碰到對于高濃紙漿及具有一定雜質(zhì)的漿液的測量，電磁流量計的輸出出現飄忽不定現象。雙頻勵磁的機理使我們明白了產(chǎn)生此類(lèi)現象的原因。而雙頻勵磁的產(chǎn)品的出現也正好解決了測量這種液體流量的難題。
4.5 另外，有些電磁流量計生產(chǎn)商現在正在研制新穎交流勵磁技術(shù)。它既保持了矩形勵磁的零點(diǎn)穩定性又具有高頻勵磁優(yōu)良的雜波去除功能，還有良好的抗50Hz工頻干擾性能。能很好的測量固體顆粒含量多達30%的二相液體。流量計的精度可達0.1%。
造紙行業(yè)還有一項內涵，就是廢紙的再利用和環(huán)境保護。在廢紙制漿和污水處理中，需用電磁流量計測量含有數量不少的泥砂及各種雜粒的廢紙漿量，和含有大量油墨、污泥的污水量以及大設備的電器所造成的電磁干擾。它們對電磁流量計會(huì )有更苛刻的要求。這種新穎交流勵磁方式又為我們提供了適應這種工況的計量設備。
在敘述了各種勵磁技術(shù)后，這里應該指出，國產(chǎn)的電磁流量計經(jīng)過(guò)幾代科技人員艱苦不懈的努力，在性能和可靠性方面具備了很高的水平，在國內工業(yè)生產(chǎn)使用中占了相當的份額。
5 使用中應注意的問(wèn)題
這些問(wèn)題大家已經(jīng)很熟悉了，把它羅列出來(lái)是想進(jìn)一步發(fā)掘更有效的使用經(jīng)驗。
（1）電磁流量計是容積式液體流量計，在測量時(shí)應保證流量計內的液體是充滿(mǎn)管道的。為使流速平穩，流量計前后應有大于5D和2D的直管段。流量計口徑大小的選擇應使zui小zui大流量時(shí)的流速在保證測量精度的范圍內。
（2）當不得不裝在自上而下的垂直管道上時(shí)，流量計應裝在管道的下部，且流量計下游裝有節流閥門(mén)使下游產(chǎn)生一背壓。
（3）當測量容易積渣附著(zhù)的介質(zhì)時(shí)，不要將流量計安裝在傾斜管道的zui低點(diǎn)。在管低端安裝清洗閥或盲板，定期清洗內壁附著(zhù)物。
（4）在振動(dòng)劇烈的現場(chǎng)應將傳感器和轉換器分開(kāi)安裝?？趶街?ge;DN350的流量計兩端應設支架或吊架。
（5）安裝在塑料管道或帶內襯管道上必須使用接地環(huán)。
如接地環(huán)和測量電極由不同材料制成，會(huì )引起電化學(xué)腐蝕損壞電極。電極材質(zhì)選配不當，被測介質(zhì)會(huì )使電極極化而減弱信號的電勢。因此，電極材料的選擇也應引起注意，可參閱說(shuō)明書(shū)及與制造廠(chǎng)商量。
（6）有些工況需在管道內注入化學(xué)藥品，注入后會(huì )導致液體導電率不勻對電磁流量計輸出信號產(chǎn)干擾。對此，可采用在流量計下游注入，如需在上游注入則注入點(diǎn)應與流量計保持一定距離，使液體混合均勻。
（7）分體式電磁流量計的傳感器和轉換器間zui大電纜長(cháng)度與導電率有關(guān)。椐資料介紹導電率為5μs/cm時(shí)長(cháng)度不超過(guò)10m，100μs/cm 時(shí)長(cháng)度不超過(guò)100m，不然會(huì )引起測量信號的失真。
（8）電磁流量計應避免安裝在大功率的電氣設備和開(kāi)關(guān)柜傍以減少電磁干擾。
（9）發(fā)生雷擊時(shí)在線(xiàn)路中產(chǎn)生的過(guò)電壓和浪涌電流會(huì )通過(guò)儀表室的電源線(xiàn)進(jìn)入儀表（電磁流量計）使之損壞。目前，這個(gè)問(wèn)題已被越來(lái)越多的自控人員所認識。設計時(shí)在儀表用總電源進(jìn)線(xiàn)端，甚至在單個(gè)儀表的電源端裝過(guò)壓和浪涌電流吸收裝置，防止它們對儀表的損壞。
（10）新的延伸。
目前有的生產(chǎn)廠(chǎng)對接地極采取了新的措施。在傳感器襯里上嵌入導電橡膠，既省去了接地環(huán)或接地法蘭、降低了成本，也方便安裝。
采用高性能PEEK材料作為電極絕緣密封之用，提高了電極絕緣的穩定度和可靠度。確保在高濕惡劣環(huán)境下，電極的絕緣電阻也能達到200MΩ以上。
根據電容效應原理設計流量空管報警功能。它的靈敏度高，但不受管壁殘留液的影響。
流量計的勵磁技術(shù)不斷發(fā)展體現了：生產(chǎn)的需要促進(jìn)了科研，科研的成果又推動(dòng)了生產(chǎn)的發(fā)展。這也說(shuō)明了發(fā)展科技能更好興國。
在線(xiàn)客服