电磁流量计的选型要点

摘要：文章从电磁流量计的选用要点和关键要素方面进行了论述，指出了电磁流量计安 装的要求及注意事项。
关键词：电磁流量计精度电极衬里接地环表面效应
1 前言 众所周知，要做到用好仪表，首先要选好 仪表。根据测量对象、测量介质参数和工作条件选择流量计的类型、规格和安装方式，是仪 表选型的最重要环节。电磁流量计是运用法 拉第电磁感应定律的原理，即导电物体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应 电动势，对于同一规格的电磁流量计流量大 小与感应电动势成正比。由于电磁流量计的原理和结构决定的，其具有无压力损失、适用 范围广、不受介质物理特性变化影响、量程比 大、精度高和维护管理方便等优点，现在使用电磁流量计的企事业单位越来越多，其应用 遍布各个行业。理论上，只要被测流体具备一 定的导电性(导电率大于5~S／em)，就可以选 用电磁流量计。
2选择要点
2．1 精度等级和功能 根据测量要求和使用场合选择仪表精 度等级，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，应该选择精度 等级高些，如1．0级、0．5级，或者更高等级； 用于过程控制的场合，根据控制要求选择不同精度等级；有些仅仅是检测一下过程流 量，无需做精确控制和计量的场合，可以选 择精度等级稍低的，如1．5级、2．5级，甚至4．0级，这时可以选用价格低廉的插入式电 磁流量计。
不同型号电磁流量计的功能差别也很大，简单的就只能测量单向流量，有的只输出 模拟信号；多功能的可以双向流量测量、量程 切换、上下限报警、空管报警、远程通信等等。 选型者应该根据不同要求确定选用具有不同 功能的流量计。
2．2 测量介质流速、仪表量程与口径 测量一般的介质时，电磁流量计的满度 流量可以在测量介质流速0．5—12m／s范围内 选用，范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否 在流速范围内确定，即当管道流速偏低，不能 满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准 确度不能保证时，需要缩小仪表口径，从而提 高管内流速，得到满意测量结果。
测量导电性良好的液体，通常最大流速 不超过5m／s，经济流速范围在1．5m／s～3m／s。
测量低电导率的流体，则尽可能选择低 流速，原因是流速提高流动噪声会增加，从而 导致流量信号输出晃动现象。
测量易粘附、易沉积、积垢的流体，流速 不低于2m／s，最好提高到3~4m／s，这样可以 避免粘附、沉积和结垢发生。
测量磨损性强的浆液，则流速应低于2～ 3m／s，从而降低对电极和衬里的磨损。 通常电磁流量计测量范围在20倍以上； 当需要时，可以选用带量程自动切换功能的 仪表，其测量范围超过50倍，甚至100倍。
2．3 电极材料和接地环材料
电极对测量介质的耐腐蚀性决定选择什 么电极材料，同时要求电极不能出现表面效 应。也就是说，电极的耐腐蚀性是选择材料的重要依据，但是有时电极材料对被测介质有很 好的耐腐蚀性，却不一定是适用材料，还要看 是否产生电极表面效应。
2．3．1电极材料
电磁流量计电极的耐腐蚀性要求极高， 不允许腐蚀，但是极低的腐蚀在工程实际应用中还是存在的。腐蚀会破坏电极与衬里的密 封，从而造成介质泄漏，轻则破坏绝缘，导致仪 表不能使用，重则损坏整个流量传感器。常用 的电极材料及适用介质见表1：
上表列举的是工程上常见的，需要了解更 多的腐蚀介质请查《腐蚀数据与选材手册》。手
册资料上的数据大部分是在实验室条件下取 得的，而实际使用的流体往往含有微量杂质， 甚至是多种杂质混合液，他们的腐蚀性和单一 介质的腐蚀性有着显著的差别。所以在重要场 合使用时，有必要现场做腐蚀性试验。


                                               
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2．3．2电极表面效应
电极表面效应分为表面化学反应、电化 学和极化现象、电极的触媒作用三个方面。
表面化学反应如电极表面和介质接触后，形成氧化层或钝化膜，从而增加表面接触 电阻，有的甚至产生绝缘层(例如钽被氧化生 成绝缘层)。
电化学过程产生的干扰电势，致使电解 质在两电极表面形成不同极性，即产生极化。 电化学电势产生变化的随机噪声，引起仪表输出波动，有时因电化学电势突变而使得输 出信号产生尖峰脉冲。
被测介质在电极的触媒作用下产生化学反应。例如铂电极电磁流量计在测量双氧水时会在电极表面产生气雾，流量为零时也会 产生一个波动的输出信号。
2．3．3接地环材料
在塑料管道或者有绝缘衬里的金属管道 安装电磁流量计时，在传感器的两端需要安 装接地环，其耐腐蚀性要求比电极低，如果腐 蚀产生，则定期更换。
如果被测介质导电率较低，可用金属短 管代替接地环，确保接地效果。
接地环材料应与电极相同，不然的话易产 生电化学的极化电势。一般选用3 16L或哈氏合 金，从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。
金属工艺管道和介质直接接触，接地线直 接和金属管道或法兰连接，所以不需要接地环。
2．4衬里材料
常用的衬里材料有各种橡胶、氟塑料和 陶瓷等。
氟塑料具有良好的耐化学腐蚀，但是耐 磨性差，不能用于含有固体颗粒的浆液。
氯丁橡胶价格低廉，用于非腐蚀或弱腐 蚀液体，如工业供水、污水和弱酸碱液。聚氨 酯橡胶有良好的耐磨性，适用于含有固体颗 粒的浆液，如水煤浆。
氧化铝陶瓷具有极好的耐磨性和耐腐蚀 性能，使用于有腐蚀性的、含有固体颗粒的浆液，如腐蚀性矿浆。但是陶瓷的温度变化适应 性差，温度剧变会损坏。
同时陶瓷极易破碎，不适用有震动场所。 粘结性不好的衬里材料不得用于负压或 会产生负压的管道上。
常用衬里材料适应性见表2。
2．5介质温度、压力及安装环境
由于电磁流量计本身结构(内衬材料和 线圈)决定它不可能耐太高的温度，一般上限温度l60℃，即便这样也要区分出常温型和高温型(110~160~(2)，以决定仪表结构采用传 感器与转换器的连接是一体式还是分体式。介质最高工作温度和最低工作温度都必须在 流量计规定的温度范围内。
                                               
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仪表按有限的几个压力等级制造，一般 公称压力0．6MPa、1．OMPa、1．6MPa、4。OMPa 等，实际选型时尽可能按压力等级选，否则需 提出特殊订货。
电磁流量计和大部分转换器都是现场安 装仪表，根据安装环境不同要做好电磁流量 计的外保护，一般有IP65防尘防喷水级、IP67防尘防浸水级和IP68防尘防潜水级，通 常这些防护就足可以满足通用电磁流量计要 求，另外潜水型多采用分体式结构。暴露在现场环境的传感器外壳和表体连接法兰也要防护环境的侵蚀，一般选用不锈钢外壳和法兰。
被测介质属于易燃易爆或者仪表安装环 境属于易燃易爆场所，仪表的选型和系统设 计及安装都应符合防爆规程。
2．6介质电导率
使用电磁流量计的先决条件是被测介质 (各种液体)必须是导电的，至少不能低于阈 值(下限值)，导电率低于阈值会使测量误差过大甚至不能使用。实际使用的导电率要比 产品供应商提供的阈值大，因为制造厂规定 的阈值是在理想的使用状态下取的，而实际上常常受一些使用条件限制，比如导电均匀 性、外界电磁干扰、连接信号线等影响。
一般工业水及水溶液的电导率大于 100~s／cm，酸、碱、盐溶液的电导率在lOOp,s／cm~9Oms／cm，低度蒸馏水在lO1．~s／cm 左右，都能正常使用电磁流量计。
石油及其制品和有机溶剂电导率很低， 一般不能使用电磁流量计。
需要注意的是，一般从理化参考书上查 到的电导率是纯液时的电导率，而工程实际 使用的介质成分比较复杂，加上温度影响，往往和资料上的数据不完全一致，必要时可以 取样测定。同时有些纯液电导率低而不能使 用电磁流量计，但是实际上使用时会有些杂质，这类杂质存在增加了电导率，以致电磁流 量计可以使用，这种例子还不少，但是需要取 样测定介质的导电率。
3安装要求和注意事项
3．1 确保传感器内液体处于满管状态
传感器可以水平、倾斜或垂直安装，但是 要求测量管内充满被测流体，不能有非满管 或者气泡聚集在测量管内。
如需倾斜安装，应安装在流体上升段；如垂 直安装，应安装在流体流向是自下而上管段。
如在敞口排放的水平管道安装，应保证 管内流体不倒空。如在两水平段有落差5m 以上的高段水平管道安装，防止上水平段管 内液体倒空，在上水平段管末端设“门型”管 凸起，并在“门型”管最高点设自动排气装置。
3．2传感器内液体流场稳定无漩涡。多介质 混合均匀
仪表上游、下游应有足够的直管段，一般上游长度不少于10倍管道通径，下游长度有3倍管道通径。如果上游侧有两个弯头或非全开式阀门(如调节阀)等形式的阻流管件，上游直管段需要更长。如果现场条件不能满足，则在上游侧安装整流器，改善流体流场无漩涡。
为了有稳定的流场，流量计不应安装在 泵的入口侧，应安装在泵的出口侧，并且尽可 能地离泵远些。
流量计安装在两种液体混合点下方，混 合点至流量计距离要足够远，一般不少于30 倍管道通径，使得测点处介质是混合均匀的。
3．3保护衬里不被损坏
安装电磁流量计时，不能用管棒或绳索 穿过测量管进行搬运、吊装，以免损坏衬里。
安装F4衬里的流量计，法兰在拧紧时 注意用力均匀，否则容易压坏衬里，最好使用 力矩扳手。
在负压管道使用流量计，衬里要粘结牢 固，粘结性不好的衬里不得用于负压管道，包 括泵吸入侧管道。
测量管道有振动，应该在流量计两侧管道 安装固定支架，必要时用软性连接隔断震源。
3．4避免电极周围沉积杂物
测量带颗粒的液体，最好采用垂直安装， 这样在液体停止流动时，固体颗粒不会在测 量管内沉积。
测量海水、原水，在电极区域会沉积污泥 或生长生物，因此要定期清洗测量管，周期一 般一年一次。故在大口径流量计附近管道上 设人孔，在小口径管道上设手孔，方便对测量 管进行人工清洗。
3．5设置良好接地装置
一般传感器供货时已经设计了接地电 极，但是当外界电磁场干扰较大时，电磁流量 计应另行设置接地装置，接地线采用截面积 大于4ram 的多股铜线，接地线埋入潮湿地 下lm，接地电阻小于10n，不能和电机或其 他设备共用地线。
4 结束语
总之，电磁流量计的选用较之其他流量 仪表要复杂很多，以上几个方面是电磁流量计 的选择和使用的要点，其中最关键的是电极和 衬里材料的正确选择。如果能正确选用和正确 安装了电磁流量计，既可以提高其使用寿命， 又能做到既经济又准确地测量液体流量。

[ 本帖最后由 tian 于 2008-1-11 14:56 编辑 ]

电磁流量计
电磁流量计（Eletromagnetic Flowmeters，简称EMF）是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。糨是根据法拉第电磁感应定律制成的，用来测量导电液体体积流量的仪表。由于其独特的优点，目前已广泛地被应用于工业过程中各种导电液体的流量测量，如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；各种浆液流量测量，形成了独特的应用领域。
          在结构上，电磁流量计由电磁流量传感器和转换器两部分组成。传感器安装在工业过程管道上，它的作用是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感生电势信号，并通过传输线将此信号送到转换器。转换器安装在离传感器不太远的地方，它将传感器送来的流量信号进行放大，并转换成流量信号成正比的标准电信号输出，以进行显示，累积和调节控制。
          电磁流量计的主要优点如下：
          1）电磁流量计的传感器结构简单，测量管内没有可动部件，也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失，是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。
          2）可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流体接触的只是测量管内衬和电极，其材料可根据被测流体的性质来选择。例如，用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做内衬，可测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；采用耐磨橡胶做内衬，就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥浆等液固两相流以及各种带纤维液体和纸浆等悬浊液体。
          3）电磁流量计是一种体积流量测量仪表，在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘度、密度以电导率（在一定范围）的影响。因此，电磁流量计只需经水标定后，就可心用来测量其它导电性液体的流量。
        4）电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比，而与对称分布下的流动状态（层流或湍流）无关。所以电磁流量计的量程范围极宽，其测量范围度可达100：1，有的甚至达1000：1的可运行流量范围。
        5）电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，也可测量正反两个方向的流量。
        6）工业用电磁流量计的口径范围极宽，从几个毫米一直到几米，而且国内已有口径达3m的实流校验设备，为电磁流量计的应用和发展奠定了基础。
        电磁流量计目前仍然存在的主要不足如下。
        1）不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。
        2）不能用来测量电导率很低的液体介质，如对石油制品或有机溶剂等介质，目前电磁流量计还无能为力。
        3）普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制，不能用于测量高温介质；如未经特殊处理，也不能用于低温介质的测量，以防止测量管外结露（结霜）破坏绝缘。
        4）电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。

电磁流量计故障处理
第一节电磁流量计故障类型
    1.电磁流量汁运行中产生故障的第一类为仪表本身故障，即仪表结构件或元器件损坏引起的故障；第二类为外界原因引起的故障，如安装不妥流动畸变，沉积和结垢等。本章重点讨论的是应用方面和上述第二类外界原因的故障。
    　 按照故障发生时期分类，可分为：①调试期故障；②运行期故障。调试期故障出现在新装用后调试初期，主要原因是仪表选用或设定不当，安装不妥等。运行期故障足在运行一段时期后出现，主要原因有流体中杂质附着电极衬里，环境条件变化出现新干扰源等。
    　 按故障外界源头分析来自3个方面：①管道系统和安装等方面引起的；②环境方面引起的；③流体方面引起的。来源①主要在调试期表现出来；来源②和③则在调试期和运行期均会出现。
    　 一、调试期故障
    　本类故障在电磁流量计初始装用调试时就出现，但一经改进排除故障，以后在相同条件下一般就不会再度出现。常见调试期故障主要有安装不妥、环境干扰、流体特性影响三方面原因。 •
    　 1、管道系统和安装等方面
    　通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的例如将流量传感器安装在易积聚潴留气体的管网高点；流量传感器后无背压，液体迳直排人大气，形成其测量管内非满管；装在自上向下流的垂直管道上，可能出现排空等。
    　2、环境方面
    　主要是管道杂散电流干扰，空间电磁波干扰，大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好单独接地保护可获得满意测量，但如遇管道有强杂散电流（如电解车间管道）亦不一定能克服，须采取流量传感器与管道缘绝的措施（参见下文案例12）。空间电磁波干扰-般经信号电缆弓I入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护，但也曾遇到屏蔽保护还不能克服（见案例10）。
    　 3、流体方面
    　液体含有均匀分布细小气泡通常不影响正常测量，唯所测得体积流量是液体和气体两者之和；气泡增大会使输出信号波动，若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面，使电极信号回路瞬时断开，输出信号将产生更大波动。
    　 低频（50／16 Hz-50／6 Hz）矩形波激磁电磁流量计测量液体中含有固体超过一定含量时将产生浆液噪声，输出信号亦会有一定程度波动。
    　两种或两种以上液体作管道混合工艺时，若两种液体电导率（或各自与电极间电位）有差异，在混合未均匀前即进入流量传感器进行流量测量，输出信号亦会产生波动。
    　电极材质与被测介质选配不善，产生钝化或氧化等化学作用，电极表面形成绝缘膜，以及电化学和极化现象等，均会妨碍正常测量。
    　 二、运行期故障
    　 经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障，常见故障原因有：流量传感器内壁附着层，雷电击，环境条件变化。
    　 1、内壁附着层
    　由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近，仪表还能正常输出信号，只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障；若是高电导率附着层，电极间电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作（参见案例7）。
    　2、雷电击
    　雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流，进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有3条引入途径：电源线，传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析，引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的，其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到，不仅电磁流量计出现故障，控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。现任已有若于设计单位队识和探索解决这一问题，如齐鲁石化设计院［1］。
    　 3、环境条件变化
    　主要原因同上节调试期故障环境方面，只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计，调试期因无厂扰源，仪表运行正常，然而在运行期出现新干扰源（例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊）干扰仪表正常运行，出现输出信号大幅度波动。

电磁流量计有许多优点，但若选型、安装、使用不当，将会引起误差增大，示值不稳定，甚至表体损坏[6,7]。

  （1）管内液体未充满由于背压不足或流量传感器安装位置不良，致使其测量管内液体未能充满，故障现象因不充满程度和流动状况有不同表现。若少量气体在水管管道中呈分层流或波状流，故障现象表现为误差增加，即流量测量值与实际值不符；若流动是气泡流或塞状流，故障现象除测量值与实际值不符外，还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动；若水平管道分层流动中流通截面积气相部分增大，即液体未满管程度增大，也会出现输出晃动，若液体未满管情况较严重，以致液面在电极以下，则会出现输出超满度现象。

实例1 某造船厂有一台DN80mm电磁流量计测量水流量，运行人员反映关闭阀门后流量为零时，输出反而达到满度值。现场检查发现传感器下游仅有一段短管，水直接排入大气，截止阀却装在传感器上游（如图 9.12虚线1位置），阀门关闭后传感器测量管内水全部排空。将阀门改装到位置2，故障便迎刃而解。这类故障原因在制造厂售后服务事例中是经常碰到的，当属工程设计之误。

（2）液体中含有固相 液体中含有粉状、颗粒或纤维等固体，可能产生的故障有；①浆液噪声；②电极表面玷污；③导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里；④衬里被磨损或被沉积物覆盖，流通截面积缩小。

实例2 导电沉积层短路效应。电磁流量传感器测量管绝缘衬里若沉积导电物质，流量信号将被短路而使仪表失效。由于导电物质是逐渐沉积，本类故障通常不会出现在调试期，而要运行一段时期后才显露出来。

某柴油机厂工具车间电解切削工艺试验装置上，用DN80mm仪表测量和控制饱和食盐电解液流量以获取最佳切削效率。起初该仪表运行正常，间断使用2个月后，感到流量显示值越来越小，直到流量信号接近为零。现场检查，发现绝缘层表面沉积一层黄锈，擦拭清洁后仪表运行正常。黄锈层是电解液中大量氧化铁沉积所致。

本实例属运行期故障，虽非多见故障，然而若黑色金属管道锈蚀严重，沉积锈层，也会有此短路效应。凡是开始运行正常，随着时间推移，流量显示越来越小，就应分析有此类故障的可能性。

（3）有可能结晶的液体，电磁流量计应慎用有些易结晶化工物料在温度正常的情况下能正常测量，由于输送流体的导管都有良好的伴热保温，在保温工作时不会结晶，但是电磁流量传感器的测量管难以实施伴热保温，因此，流体流过测量管时易因降温而引起内壁结上一层固体。由于改用其他原理的流量计测量也同样存在结晶问题，所以在无其他更好方法的情况下，可选用测量管长度非常短的一种“环形”（oring）电磁流量传感器，并将流量计的上游管道伴热保温予以强化。在管道连接方法上，考虑流量传感器拆装方便，在一旦结晶时能方便地拆下维护。

实例3 因液体结晶引起电磁流量计无法正常工作的例子并不少见。例如，湖南某冶炼厂安装一批电磁流量计测量溶液流量，因电磁流量传感器的测量管难以实施伴热保温，数星期后内壁和电极上就结了一层结晶物，导致信号源内阻变得很大，仪表示值失常。因这批电磁流量计口径较大，频繁拆洗不堪忍受，所以最后还是改用明渠流量计。

（4）电极和接地环材质选择不当引发的问题 因材质与被测介质不匹配而引发故障的电磁流量计与介质接触的零部件有电极与接地环，匹配失当除耐腐蚀问题外，只要是电极表面效应。表面效应应有：①化学反应（表面形成鈍话膜等）；②电化学和极化现象（产生电势）；③触媒作用（电极表面生成气雾等）。接地环也有这些效应，但影响程度要小一些。

实例4 上海某化工（冶炼）厂用20余台哈氏合金B电极电磁流量计测量浓度较高的盐酸溶液，出现输出信号不稳的晃动现象。现场检查确认仪表正常，也排除了会产生输出晃动的其他干扰原因。但是在多处其他用户用哈氏合金B电极仪表测量盐酸时运行良好。在分析故障原因是否由盐酸浓度差别上引起时，应当时尚无盐酸浓度对电极表面效应影响方面的经验，尚不能作出判断。为此仪表制造厂和使用单位一起利用化工厂现场条件，做改变盐酸浓度的实流试验。盐酸浓度逐渐增加，低浓度时仪表输出稳定，当浓度增加到15％～20％时，仪表输出开始晃动起来。浓度到25％时，输出晃动量高达20％。改用钽电极电磁流量计后运行正常。

（5）液体电导率超过允许范围引发的问题   液体导电率若接近下限值也有可能出现晃动现象。因为制造厂仪表规范（specification）规定的下限值是在各种使用条件较好状态下可测出的最低值，而实际条件不可能都很理想，于是就多次遇到低度蒸馏水或去离子水，其导电率接近电磁流量计规范规定的下限值5 ，使用时却出现输出晃动。通常认为能稳定测量的导电率下限值要高1～2个数量级。

液体电导率可查阅有关手册，缺少现成数据则可取样用电导率仪测定。但有时候也有从管线上取样去实验室测定认为可用，而实际电磁流量计不能工作的情况。这是由于测电导率时的液体与管线内液体已有差别，譬如液体已吸收了大气中的CO2或NO ，生成碳酸或硝酸，电导率增大。

对于含有颗粒或纤维液体产生的噪声浆液，采取提高激励频率的方法能有效地改善输出晃动。表9.4所示是频率可调的IFM3080F型 DN300电磁流量计，测量浓度3.5％瓦楞纸板浆液，在现场以不同激励频率测量所显示瞬时流量晃动量。当频率较低，为50/32Hz时，晃动高达10.7％；频率提高到50/2Hz，晃动降低至1.9％，效果十分明显。

电磁流量计在污水处理行业中的应用                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         　电磁流量计已有50多年的应用历史，在全球范围内已得到广泛应用，领域涉及水/污水、化工、医药、造纸、食品等各个行业。大口径仪表较多应用于给排水工程。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所。小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。
　　随着中国工业化进程的加速，环境污染问题日益严重，社会对可持续发展的呼声也越来越高，人与自然和谐共生的理念为人们所接受，对各种污染的治理更为紧迫。绍兴水处理发展有限公司是以印染工业废水为主的城市综合污水处理企业，已建成的一、二期项目已经达到70万吨/日的污水处理能力。因为在污水处理工艺中，需要对排放污水、添加剂、污泥等进行计量和控制，所以流量测量非常重要。
　　1 测量原理
      电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。当导电金属杆以一定速度做垂直于磁力线方向的运动，即会产生感应电压。如果磁场强度为B，金属杆长度为L，速度为v，那么产生的感应电压：（参见下图）　　　　



电磁流量计工作原理图
　　在电磁流量计中，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，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。
　　假设电磁感应线圈产生磁场强度(B)为恒定，产生的感应电压(Ue)正比于流体速度(v)，管道截面积 (A)为已知，则体积流量(Qv)则可通过如下公式计算：
       电磁流量计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。按转换器与传感器组装方式分类，有分离型和一体型两种。在污水处理工艺中大口径流量计多为分体式，一部分安装在地下，另一部分在地上。小口径以一体式为多。　　
　　市场上电磁流量计的功能差别也很大，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。　　
        电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽，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。　　
　　使用电磁流量计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，通用型电磁流量计的阈值在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。电磁流量计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。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。　　
　　2 电磁流量计特点
电磁流量计不受温度、压力、粘度等外界因素的影响，测量管内部无收缩或凸出部分的造成的压力损失，另外，流量元件检测出的最初信号，是一个与流体平均流速成精确线性变化的电压，它与流体的其他性质无关，具有很大的优越性。根据污水具有流量变化大、含杂质、腐蚀性小、有一定的导电能力等特性，测量污水的流量，电磁流量计是一个很好的选择。它结构紧凑、体积小。安装、操作、维护方便，测量系统采用智能化设计，整体密封加强，能在较恶劣的环境下正常工作。而涡街流量计由于技术原因，口径很难做大，质量，管道式超声波流量计在价格相对于电磁缺乏竞争优势。所以在水和污水行业，电磁流量计尤其是大口径电磁流量计具有很大优势，得到了非常普遍的应用。　　　　　　
　　E+H PROMAG系列电磁流量计功能强大，操作简单，具体的特点如下：
　　1）测量管道内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求底。
　　2）测量不受流体密度、粘度、压力、温度、电导率变化的影响。
　　3）衬里有硬橡胶，聚氨酯，PTFE，PFA等多种材料供选择。
　　4）变送器的直流供电/交流供电，四线制/两线制，防爆/非防爆，经济型/标准型等细分满足您的不同需求。
　　5）光敏键，可免开盖操作；中文菜单显示，更加方便国内用户的使用。
　　6）快速设定菜单，引导完成参数设置，方便快捷。
　　7）测量可靠性高，重复性好，长期免维护。量程比高达1000:1
　　8）提供电流，频率，脉冲，Hart, Profibus-PA, Profibus-DP, FF等各种输出方式供选择。　　
　3 安装要求
　　PROMAG 系列电磁流量计提供防护等级IP67（防尘防浸水级）或IP68 （防尘防潜水级）。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）。通常电磁流量对安装场所有以下要求：
　　1） 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；
　　2） 尽可能避免测量管内变成负压；
　　3） 选择震动小的场所，特别对一体型仪表；
　　4） 避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰；
　　5） 易于实现传感器单独接地的场所；6） 尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；
　　7） 尽可能避免受阳光直照
　　4 应用情况及效果
　　污水处理工艺主要是通过生物氧化，絮凝，沉淀等工艺达到污水净化的目的，在每个阶段都需要一定的量计来进行测量。杂污水行业，E+H主要提供10W, 50/53W，23W，50/53P等几种产品。
　　在污水处理工艺中，需根据工艺要求，配置对应的检测仪表，构成可靠的控制系统。绍兴污水处理厂在以下工艺检测流程中配备了流量计：(1)进水管；(2)初沉池到贮泥池泥量检测；(3)污泥泵房剩余、污泥流量检测；(4)污泥泵房回流污泥流量检测；(5)二沉池配水井的出水流量检测；(6)消化池进泥量检测；7)消化池出泥量检测；(8)絮凝池药剂进量检测等等。

絮凝工艺中测量药剂添加量的 PROMAG 50W

　　PROMAG系列电磁流量计在绍兴污水处理厂使用后，运行良好，操作人员反映其测量准确，操作界面人性化，各种参数一目了然，且安装在金属管道上的流量计不需要专门接地环。PROMAG系列电磁流量计为工艺检测控制提供了及时准确的数据，创造了一定的经济效益和社会效益。

[ 本帖最后由 tian 于 2008-1-14 12:50 编辑 ]

电磁流量计应用中有关问题探讨
作者：董高峰
摘 要：本文详细介绍了电磁流量计在其应用中需要注意的一系列问题。
关键词：电磁流量计 应用 问题
一、 非轴对称流动引起的误差
　　流体在管内流速为轴对称分布时，且在均匀磁场中，流量计电极上所产生的电动势的大小与流体的流速分布无关，与流体的平均流速成正比，而非轴对称流速分布时，即每个流动质点相对于电极几何位置的不同，对电极所产生的感应电动势的大小也不同，愈靠近电极，速度大的质点所产生的感应电动势越大，因此，必须保证流体流速为轴对称。如管内流速为非轴对称分布就会引起误差。因而在选装电磁流量计时要尽可能保证直管段的要求以减小其所引起的误差。
二、 流体电导率的问题
　　流体电导率的降低，将增加电极的输出阻抗，并且由转换器输入阻抗引起的负载效而产生误差，因此，按如下所述原则，规定了电磁流量计应用中流体的电导率的下限。
　　电极的输出阻抗决定了转换器所需的输入阻抗的大小，而电极输出阻抗，可认为流体的电导率和电极大小所支配。
在理论分析时，将电极作为点电极，大小可以忽略，实际上，电极有一定大小，当直径为d的圆板电极与电导率为K的半无限展宽的流体接触时，其展宽电阻为1/2Kd，因此，如果管道直径Ｄ＞＞d，则电极的输出阻抗为两个展宽电阻之和，即等于1/Kd。
一般测量的流体电导率的下限为5µS/㎝～10µS/㎝，所以，若电极直径为1㎝，则电极的输出阻抗就为1/Kd=100kΩ～200kΩ，为使输出阻抗的影响限制在0.1%以下，转换器的输入阻抗应为200MΩ左右。
三、 电极衬里附着物的影响
　　在测量有附着沉淀物的流体时，电极表面将受污染，常常引起零点变动，故必须注意。
零点变化和电极污染程度两者的关系，要进行定量分析比较困难，但可以说，电极直径越小，所受的影响越少，在使用中，应注意电极的清污，以防止附着。
在衬里上附着沉淀物时产生的误差Δε，如果附着的厚度是一样，则可由式：
Δε=1-2/[1+（Kω/Kf）+（1- Kω/Kf ）×（1-2t/D）2]计算，式中Kω、Kf分别为附着物和测量流体的电导率，附着物厚度为ｔ，直径为Ｄ。
　　若式中，Kω和Kf相等，则无误差，附着物的电导率较低时，上式也成立，但因为会增加电极的输出阻抗，因此受到限制，如绝缘性沉淀物浸在流体中就是这种情况。相反，如附着金属粉末等，因高电导率的附着层，使感应电势短路，使电极输出偏低，造成负偏差。
在测量具有沉淀附着物的流体时，除了选择如玻璃或聚四氯乙烯等难以附着沉淀的衬里外，还应增其流速。如果在流体中均匀地含有气泡，则测量的是包括气泡的体积流量，并且使所测流量值不稳定，而引入误差。
综上所述，在选用流量计特别是大口径电磁流量计时，应考虑今后对传感器的电极及衬里的维护问题。如选用上海光华·爱而美特仪器有限公司的刮刀电极或可更换式电极，或者在传感器的上游或下游的适当位置预置一个清洗用入孔，以便日后清洗传感器。
四、 信号传输电缆长度的问题
　　传感器（即电极）与转换器之间的连接电缆愈短愈好。但有些现场受安装环境位置的限制，转换器与传感器的距离较远，这时要考虑连接电缆的最大长度问题。传感器与转换器之间的连接电缆的最大长度又由电缆的分布电容和被测流体的电导率决定。
实际使用中，当被测流体的电导率是在一定的范围之间，因此就决定了电极与转换器之间电缆的最大长度。当电缆长度超过最大长度时，由电缆分布电容引起的负载效应就成了问题。为防止这种情况发生，使用双芯两层屏蔽电缆，由转换器提供低阻抗电压源使内侧屏蔽与芯线得到相同的电压，以形成屏蔽，即使芯线与屏蔽之间有分布电容存在，但芯线与屏蔽是同电位，则两者之间就无电流通过，也无电缆的负载效应存在，因此可延长信号电缆最大长度。另外，还可用特殊信号传输电缆延长转换器与传感器之间的最大长度。

五、 励磁的技术问题
　　励磁技术是电磁流量计测量性能的关键技术之一，励磁方式在实际应用上可分成 交流正弦波励磁，非正弦波交流励磁和直流励磁方式。
交流正弦波励磁，当交流电源电压（有时是频率）不稳时，磁场强度将有所改变，所以电极间产生的感应电动势也变动，因而，必须从传感器取出对应于计算磁场强度的信号，作为标准信号。这种励磁方式易引起零点变动，而降低其测量精度。
非正弦波交流励磁，是采用低于工业频率的方波或三角波励磁的方式，可以认为产生恒定直流，周期性地改变极性的方式，因这种励磁电源稳定，故不必为除去磁场强度的变动而进行运算。
交流励磁方式的主要问题是感应噪声严重。
　　直流励磁方式，则是在电极上的极化电位成了重要障碍。故一定值的直流励磁方式仅适用于非电解质（如液态金属）液体的测量。
在测量自来水、源水等水溶液时，一般采用周期性间歇的直流励磁方式。间歇周期应选为交流电源周期的整数倍，可消除交流电源频率的噪声，排除了交流磁场的电涡流和直流磁场的极化干扰。
　　励磁频率降低，零点稳定性可以提高，但仪表抗低频干扰能力减弱，响应速度慢，如果励磁频率高，则抗低频干扰的能力增强，但仪表的零点稳定性降低。这一问题到二十世纪七十年代研究出了低频矩形波（50Hz的1/2～1/32），解决了长期困扰电磁流量计的工频干扰，提高了零点稳定性和测量精确度；二十世纪八十年代又出现了三值低频矩形波励磁技术（有50Hz的1/8为周期，采用正弦规律变化的励磁电流），具有更好的零点稳定性，解决了干扰电势的影响，但降低了响应速度，并且在测量泥浆、纸浆等含固体颗粒和纤维流体及低导电率流体测量时，会产生电噪声（因流体摩擦电极，使电极表面氧化膜剥离后又形成所致），使输出信号摆动不稳；二十世纪八十年代末又针对这些问题推出了双频矩形波励磁方式，其励磁波形由低频（6.25Hz）矩形波和高频(75Hz)矩形波叠加构成，分别采样与之相对应的流量信号,得到低频和高频特征的两种信号经过处理后可再现实际流量的信号值。因此这种技术既具有低频矩形波励磁技术优良的零点稳定性，又具有高频矩形波励磁技术对流体噪声较强的抑制能力。

六、 传感器接地的问题
　　电磁流量计传感器电极检测的流量信号是毫伏级，且以传感器内流体的电位为基准的，所以外来干扰对它的影响很大，因而，良好的接地很大程度上决定着流量计的测量准确度。被测的流体本身作为电导体，必须排除其他不相关的电磁干扰。电极检测出的电势信号，不受外界寄生电势的干扰。对传感器应有良好的单独接地线，接地电阻小于10Ω。在连接传感器的管道内若涂有绝缘层或是非金属管道时，传感器两侧应装有接地环。

七、 结束语
　　今后随着电子及计算机技术发展与应用，使电磁流量计扩大了应用范围，可以测量以往不能测量的一些流体；能进行各种误差补偿，提高了测量准确度；具有转换线路异常、检测部分异常、误设定、空管、过限报警等自诊断功能；可通过手操器或计算机等实现远程通信，以调整电磁流量计的零点、量程变更、阻尼变更等。近年来，生产厂家推出了多种形式的电磁流量计以适应不同性质流体的测量。如：陶瓷衬里电磁流量计，无电极电磁流量计和采用多电极电磁流量。

谈电磁流量计的安装与使用

                                                                                                                                                                                           摘 要：本文结合作者切身经验，详细介绍了电磁流量计在其安装与使用方面应具备的一些技巧和方法。
关键词：电磁流量计 流量计量 安装 使用 技巧

1. 引 言

电磁流量计（简称EMF）是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。20世纪50年代初EMF实现了工业化应用，近年来在世界范围内，EMF产量约占工业流量仪表总数的5%～6.5%，特别是2000年以来，这个数值有逐年上升的趋势。电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种，在其安装与使用方面有一些技巧和注意事项，在这里结合我一些切身经验和大家讨论，希望能对电磁流量计的正确安装与使用作出贡献。

2. 电磁流量计的使用优点

电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等；

它不产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合；

电磁流量计所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化明显的影响；

与其他大部分流量仪表相比，它的前置直管段要求较低；

电磁流量计的测量范围度大，通常为20：1～50：1，可选流量范围宽。满度值液体流速可在0.5～10m/s内选定。有些型号仪表可在现场根据需要扩大和缩小流量（例如设有4位数电位器设定仪表常数）不必取下作离线实流标定；

电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽，从几毫米到3m；可测正反双向流量，也可测脉动流量，只要脉动频率低于激磁频率很多；仪表输出本质上是线性的；

易于选择与流体接触件的材料品种，可应用于腐蚀性流体。

当然，电磁流量计也有缺点。比如它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；通用型EMF由于衬里材料和电气绝缘材料的限制，不能用于测量较高温度的液体。

3．安装与使用注意事项

3.1 使用时应注意的一般事项

液体应具有测量所需的电导率，并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀场所，例如其上游附近加入药液，加液点最好设于传感器下游。使用时传感器测量管必须充满液体（非满管型例外）。液体有混合时，其分布应大体均匀。液体应与地同电位，必须接地。如工艺管道用塑料等绝缘材料时，输送液体产生摩檫静电等原因，造成液体与地间有电位差。

3.2 流量传感器安装

3.2.1安装场所

通常电磁流量传感器外壳防护等极为IP65（GB 4208规定的防尘防喷水级），对安装场所有以下要求：

1）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；

2）尽可能避免测量管内变成负压；

3）选择震动小的场所，特别对一体型仪表；

4）避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰；

5）易于实现传感器单独接地的场所；

6）尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；

7）环境温度在－25/－10～50/600℃范围内，一体型结构温度还受制于电子元器件，范围要窄些；

8）环境相对湿度在10%～90%范围内；

9）尽可能避免受阳光直照；

10）避免雨水浸淋，不会被水浸没。
如果防护等级是IP67（防尘防浸水级）或IP68 （防尘防潜水级），则无需上述8）、10）两项要求。

3.2.2直管段长度要求

为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。90º弯管、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段为（2～3）D或无要求；但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内。各标准或检定规程所提出上下游直管段长度亦不一致，汇集如表1所示，要求比通常要求高，这是由于为保证达到当前0.5级精度仪表的要求。

表1


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如阀能开使用时，应按阀截流方向和电极轴成45º角度安装，则附加误差可大为减少。

3.2.3安装位置和流动方向

传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可，不受限制。但测量固、液两相流体最好垂直安装，自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。

水平安装时要使电极轴线平行于地平线，不要处于垂直于地平线，因为处于底部的电极易被沉积物覆盖，顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面，使输出信号波动。图1所示管系中，c、d为适宜位置；a、b、e为不宜位置，b处可能液体不充满，a、e处易积聚气体，且e处传感器后管段短也有可能不充满，排放口最好如f形状所示。对于固、液两相流c处亦是不宜位置。


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3.2.4旁路管、便于清洗连接和预置入孔

为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流动时检查和调整零点，应装旁路管。但大管径管系因投资和位置空间限制，往往不易办到。根据电极污染程度来校正测量值，或确定一个不影响测量值的污染程度判断基准是困难的。除前文所述，采用非接触电极或带刮刀清除装置电极的仪表，可解决一些问题外，有时还需要清除内壁附着物，则可按图2所
示，不卸下传感器就地清除。


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对于管径大于1.5～1.6m的管系在EMF 附近管道上预置入孔，以便管系停止运行时清洗传感器测量管内壁。

3.2.5负压管系的安装

氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负压管系；正压管系应防止产生负压，例如液体温度高于室温的管系，关闭传感器上下游截止阀停止运行后，流体冷却收缩会形成负压，应在传感器附近装负压防止阀，如图3所示。有制造厂规定PTFE 和PFA塑料衬里应用于负压管系的压力可在200C、1000C、1300C时使用的绝对压力必须分别大于27、40、50KPa.




3.2.6接地

传感器必须单独接地（接地电阻100欧姆以下）。分离型原则上接地应在传感器一侧，转换器接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要用较粗铜导线（16mm2）饶过传感器跨接管道两连接法兰上，使阴极保护电流于传感器之间隔离。

有时候杂散电流过大，如电解槽沿着电解液的泄漏电流影响 EMF 正常测量，则可采取流量传感器与其连接的工艺之间电气隔离的办法。同样有阴极保护的管线上，阴极保护电流影响 EMF 测量时，也可以采取本方法。

3.3转换器安装和连接电缆

一体型 EMF 无单独安装转换器；分离型转换器安装在传感器附近或仪表室，场所选择余地较大，环境条件比传感器好些，其防护等级是 IP65 或IP64（防尘防溅级）。安装场所的要求与3.2.1中3）、4）、6）、8）、9）、10）各条相同，环境温度受电子器件限制，使用温度范围比7）规定所列要窄些。

转换器和传感器间距离受制于被测介质电导率和信号电缆型号，即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。要用制造厂随仪表所附（或规定型号）的信号电缆。电导率较低液体和传输距离较长时，也有规定用三层屏蔽电缆。一般仪表“使用说明书”对不同电导率液体给出相应传输距离范围。单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液通常可传送距离100m。

为了避免干扰信号，信号电缆必须单独穿在接地保护钢管内，不能把信号电缆和电源线安装在同一钢管内。

4．结论

随着企业全面走向市场，企业生产经营管理将进一步深化，流量计量越显重要，电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种，要发挥其作用，在选用好的基础上如何正确安装与使用就成了一个关键的问题。因此，自动化仪表专业人员在具备一定的专业知识的前提下，有必要在其如何正确安装与使用方面掌握一定的技巧和方法，唯有如此，才能满足企业的要求，使流量计量发挥重要作用。

[ 本帖最后由 tian 于 2008-1-11 15:08 编辑 ]

谈电磁流量计的选用                                                                                                                                    

作者：董高峰
摘 要：本文结合作者切身经验，详细介绍了电磁流量计在其选用方面应具备的一些技巧和注意事项。
关键词：电磁流量计 流量计量 选用 技巧

1. 引 言

电磁流量计（简称EMF）是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。20世纪50年代初EMF实现了工业化应用，近年来在世界范围内，EMF产量约占工业流量仪表总数的5%～6.5%，特别是2000年以来，这个数值有逐年上升的趋势。电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种，在其选用方面有一些技巧和注意事项，在这里结合我一些切身经验和大家讨论，希望能对电磁流量计的正确选用作出贡献。

2．电磁流量计选用

2.1 应用概况

电磁流量计应用领域非常广泛。按应用场合有大口径、中小口径、小口径和微小口径之分，其中大口径电磁流量计较多应用于给排水工程，中小口径常应用于固液双相等难测流体或高要求场所，如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液、钢铁工业高炉风口冷却水控制、长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制等，而小口径和微小口径常应用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。

2.2 精度等级和功能

市场上通用型EMF的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为（±0.5%～±1%）R，精度低的仪表则为（±1.5%～±2.5%）FS，两者价格相差1～2倍。因此测量精度要求不很高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的。

有些型号仪表声称有更高的精确度，基本误差仅（±0.2%～±0.3%）R，但有严格的安装要求和参比条件，例如环境温度20～22℃，前后直管段长度要求分别大于10D和3D（通常为5D和2D），甚至提出流量传感器要与前后直管组成一体在流量标准装置上作实流校准，以减少夹装影响。因此在多种型号选择比较时不要单纯只看高指标，要详细阅读制造厂样本或说明书做综合分析。

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、CONFIG、FF现场总线等。

2.3 流速、满度流量、范围度和口径

选定仪表口径不一定与管径相同，应视流量而定。流程工业输送水等粘度不同的液体，管道流速一般是经济流速1.5～3m/s。EMF用在这样的管道上，传感器口径与管径相同即可。

EMF满度流量时液体流速可在1～10m/s范围内选用，范围是比较宽的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建议不超过5m/s，除非衬里材料能承受液流冲刷，实际应用很少超过7m/s，超过10m/s则更为罕见。满度流量的流速下限一般为1m/s，有些型号仪表则为0.5m/s。有些新建工程运行初期流量偏低或在流速偏低的管系，从测量精度角度考虑，仪表口径应改用小于管径，用异径管连接之。

用于有易粘附、沉积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s，最好提高到3～4m/s或以上，起到自清扫、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体，常用流速应低于2～3m/s ，以降低对衬里和电极的磨损。

在测量接近阈值（即下限值）的低电导液体，尽可能选定较低流速（小于0.5～1m/s），因流速提高流动噪声会增加，而出现输出晃动现象。

EMF的范围度是比较大的，通常不低于20，带有量程自动切换功能的仪表，可超过50～100。国内可以提供的定型产品的口径从10mm到3000mm，随然实际应用还是以中小口径居多，但与大部分其他原理流量仪表（如容积式、涡轮式、涡街式或科里奥利质量式等）相比，大口径仪表占有较大比重。某企业近万台仪表中，50mm以下小口径、65～250mm中口径、300～900mm大口径、1000mm以上超大口径分别占37%、45%、15%和3%。

2.4 液体电导率

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甚至不能使用，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。非接触电容耦合大面积电极的仪表则可测电导率低至5×10-8S/cm的液体。

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。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。表1列出若干液体的电导率。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情况，这类杂质增加了电导率。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。
表1 若干液体在20℃时的电导率




根据使用经验，实际应用的液体电导率最好要比仪表制造厂规定的阈值至少大一个数量级。因为制造厂仪表规定的下限值是在各种使用条件较好状态下可测量的最低值，是受一些使用条件的限制，如电导率均匀性、连接信号线、外界噪声等，否则会出现输出晃动现象等。我们就多次遇到测量低度蒸馏水或去离子水，其电导率接近阈值5×10-6S/cm，使用时出现输出晃动。

2.5 液体中含有混入物

混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作，但测得的是含气泡体积的混合体积流量；如气体含量增加到形成弹（块）状流，因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开，出现输出晃动甚至不能正常工作。

含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体同样可测得二相的体积流量。固体含量较高的流体，如钻井泥浆、钻探固井水泥浆、纸浆等实际上已属非牛顿流体。由于固体在载体液中一起流动，两者之间有滑动，速度上有差别，单相液体校验的仪表用于固液双相流体会产生附加误差。虽然还未见到EMF应用于固液双相流体中固形物影响的系统实验报告，但国外有报告称固形物含量有14%时误差在3%范围以内；我国黄河水利委员会水利科学研究所的实验报告称，测量高沙含量水的流量，含沙量体积比17%～40%（沙中值粒径0.35mm），仪表测量误差小于3%。

在浆液内有较大颗粒擦过电极表面，在频率较低的矩形激磁的EMF中会产生尖峰状浆液噪声，使流量信号不稳，就要选用较高频率的仪表或有较强抑制浆液噪声能力的仪表，也可选用交流激磁的仪表或双频激磁的仪表。

含有铁磁性物质的流体对通常的EMF，因测量管内磁导率受铁磁体的不同含量而变化，会产生测量误差。但在磁路中置有磁通检测线圈补偿的EMF，可减小混入铁磁体的影响。上海光华仪表厂在交流激磁仪表的实验报告中称，水中含有液固重量比约4：1，颗粒度≤0.15mm铁精矿石的矿浆，以80mm口径仪表作清水和浆液对比流量试验，通常的仪表示值变化7%～10%，装有磁通检测线圈的仪表，示值误差在±2%FS以内。

对含有矿石颗粒的矿浆应用，应注意对传感器衬里的磨损程度，测量管内径扩大会产生附加误差。这种场合应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶衬里，同时建议传感器安装在垂直管道上，使管道磨损均匀，消除水平安装下半部局部磨损严重的缺点，也可以在传感器进口端加装喷嘴形护套，相对延长使用期。

2.6 附着和沉淀

测量易在管壁附着和沉淀物质的流体时，若附着的是比液体电导率高的导电物质，信号电势将被短路而不能工作，若是非导电层则首先应注意电极的污染，譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。刮刀式电极可在传感器外定期手动刮出沉垢。国外产品曾有电极上装超声波换能器，以清除表面垢层，但现已少见。也有暂时断开测量电路，在电极间断时间内流过低压大电流，焚烧清除附着油脂类附着层。易产生附着的场所可提高流速以达到自清扫的目的，还可以采取较方便的易清洗的管道连接，可不拆卸清洗传感器。

非接触型电极 EMF附着非导电膜层，仪表仍能工作，但若为高导电层则同样不能工作。

2.7 与流体接触零部件材料的选择

与流体接触的传感器零部件有衬里（或绝缘材料制成的测量管）、电极、接地环和密封垫片，其材料的耐腐蚀性、耐磨耗性和使用温度上限等影响仪表对流体的适应性。由于零部件少，形状简单，材料选择灵活，电磁流量传感器对流体的适应性强。

（1） 衬里材料（或直接与介质接触的测量管）

常用衬里材料有氟塑料、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。近年有采用高纯氧化铝99.99%AI2O3)陶瓷制成衬里的，但只限中小口径传感器。氯丁橡胶和玻璃钢用于非腐蚀性或弱腐蚀性液体，如工业用水、废污水及弱酸碱，价格最为低廉。氟塑料具有优良的耐化学腐蚀性，但耐磨性差，不能用于测量矿浆液。氟塑料中最早应用的是聚四氟乙烯，因与测量管间仅靠压贴，无粘结力，不能用于负压管道，后开发各种改性品种，实现注塑成形，与测量管有较强结合力，可用于负压。聚氨酯橡胶有极好的耐磨耗性，但耐酸碱的腐蚀性较差，它的耐磨性相当于天然橡胶的10倍，适用于煤浆、矿浆、介质温度低于40～60/70℃的场合。氧化铝陶瓷有极好的耐磨耗性和对强酸碱的耐磨腐蚀性，耐磨性约为聚氨酯橡胶的10倍，适用于具有腐蚀性的矿浆，但性脆，安装夹紧时易碎，可用于较高温度（120～140/180℃）但要防止温度剧变，如通蒸汽灭菌，一般温度突变不能大于100℃，升温150℃ 要有10min时间。 通用型EMF几种材料的压力、温度大体适用范围可参阅下图。





（2）电极和接地环材料

电极对测量介质的耐腐是选择材料首先考虑的因素，其次考虑是否会产生钝化等表面效应和所形成的噪声。

①选择耐腐蚀材料

EMF电极的耐腐蚀性要求很高，常用金属材料有含钼耐酸钢1Cr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蚀镍基合金）B、C、钛、钽、铂铱合金，几乎可覆盖全部化学液。此外还有适用于浆液等的低噪声电极，它们是导电橡胶电极、导电氟塑料电极和多孔性陶瓷电极，或包覆这些材料的金属电极。在原则上电极材料的选择应从使用者借鉴该介质在其他设备的应用实际或以往的经验来确定。有时要做必要的实验，如现场取液体样品在实验室做待用材料的腐蚀性试验，最好的实验是现场挂片，这是最接近实际应用条件的腐蚀性试验，可以得出比较可靠的结论。

②避免电极表面效应

电极的耐腐蚀性是选择材料的重要因素，但有时候电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性，却不一定就是适用的材料，还要避免产生电极表面效应。电极表面效应分为表面化学反应、电化学和极化现象以及电极的触媒作用三个方面。

化学反应效应如电极表面与被测介质接触后，形成钝化膜或氧化层。他们对耐腐蚀性能可能起到积极保护作用，但也有可能增加表面接触电阻。例如钽与水接触就会被氧化，生成绝缘层。对于避免或减轻电极表面效应的介质----电极材料匹配，还没有像腐蚀性那样有充足的资料可查，只有一些有限经验，尚待在实践中积累。

接地环连接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端，他们的耐腐蚀要求比电极低，通常选用耐酸钢或哈氏合金。因其体积大，从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。如金属工艺管道直接与流体接触就不需要接地环。

3．结论

随着企业全面走向市场，企业生产经营管理将进一步深化，流量计量越显重要，电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种，要发挥其作用，第一步要做好的工作就是选用好电磁流量计。因此，自动化仪表专业人员在具备一定的专业知识的前提下，有必要在其选用方面掌握一定的技巧和注意事项，只有如此，才能满足企业的要求，使流量计量发挥重要作用。

[ 本帖最后由 tian 于 2008-1-14 12:52 编辑 ]

磁流量计的选用与安装
合理选用与正确安装电磁流量计，对保证测量准确度、延长仪表的使用寿命都是很重要的．下面就电磁流量计的选用原则，安装条件与使用注意事项做简单介绍．
(一)电磁流量计的选用原则
电磁流量计的选用，主要是变送器的正确选用，而转换器只需要与之配套就可以．
1．口径与量程的选择
变送器口径通常选用与管道系统相同的口径．如果管道系统有待设计，则可根据流量范围和流速来选择口径．对于电磁流量计来说，流速以2—4m／s较为适宜．在特殊情况下，如液体中带有固体颗粒，考虑到磨损的情况，可选常用流速≤3m／s，对于易附管理的流体．可选用流速≥2m／s．流速确定以后，可根据qv＝D2 来确定变送器口径．

变送器的量程可以根据两条原则来选择：一是仪表满量程大于预计的最大流量值；二是正常流量大于仪表满量程的50％，以保证一定的测量精度．
2．温度和压力的选择
电磁流量计能测量的流体压力与温度是有一定限制的．选用时，使用压力必须低于该流量计规定的工作压力．目前，国内生产的电磁流量计的工作压力规格为：
小于 50mm口径，工作压力为1．6MPa；
900 mm口径，工作压力为1MPa；
大于 1000mm口径，工作压力为0．6MPa．
如对变送器耐压有特殊要求，则可与生产厂家具体磋商．有的厂家已能制造耐压为32MPa的电磁流量变送器．
电磁流量计的工作温度取决于所用的衬里材料，一般为5—70℃．如做特殊处理，可以超过上述范围，如天津自动化仪表三厂生产的耐磨耐腐蚀电磁流量计．变送器允许被测介质温度为—40一十130℃．
．内衬材料与电极树料的选择
变送器的内衬材料及电极材料必须根据介质的物理化学性质来正确选择，否则仪表会由于衬里和电极的腐蚀而很快损坏，而且腐蚀性很强的介质一旦泄漏容易引起事故．因此，必须根据生产过程中的具体测量介质，慎重地选择电极与衬里的材料．

(二)电磁流量计的安装
要保证电磁流量计的测量精度，正确的安装是很重要的．
①变送器应安装在室内干燥通风处．避免安装在环境温度过高的地方，不应受强烈振动，尽量避开具有强烈磁场的设备，如大电机，变压器等．避免安装在有腐蚀性气体的场合．安装地点便于检修．这是保证变送器正常运行的环境条件．
②为了保证变送器测量管内充满被测介质，变迭器最好垂直安装，流向自下而上．尤其是对于液固两相流，必须垂直安装．若现场只允许水平安装，则必须保证两电极在同一水平面
③变送器两端应装阀门和旁路．
④电磁流量变送器的电极所测出的几毫伏交流电势，是以变送器内液体电位为基础的．为了使液体电位稳定并位变送器与流体保持等电位，以保证稳定地进行测量，变送器外壳与金属管两端应有良好的接地，转换器外壳也应接地．接地电阻不能大于10 ，不能与其它电器设备的接地线共用。如果不能保证变送器外壳与金属管道良好接触，应用金属导线将它们连接起来．再可靠接地．
⑤为了避免干扰信号，变送器和转换器之间的信号必须用屏蔽导线传输．不允许把信号电缆和电源线平行放在同一电缆钢管内．信号电缆长度一般不得超过30 m．
⑥转换器安装地点应避免交、直流强磁场和振动，环境温度为—20一50℃，不含有腐蚀性气体，相对湿度不大于80％．
⑦为了避免流速分相对测量的影响，流量调节阀应设置在变送器下游．对于小口径的变送器来说，因为从电极中心到流量计进口端的距离已相当于好几倍直径D的长度，所以对上游直管可以不做规定．但对口径较大的流量计，一般上游应有5D以上的直管段，下游一般不做直管段要求．

电磁流量计安装方式

[ 本帖最后由 tian 于 2008-1-11 16:03 编辑 ]

电磁流量计施工图

沙发~~~应该加精华，呵呵，谢谢了！

电磁流量计讲稿
比较全面的介绍电磁流量计原理等等知识。

太好了，正在找这方面的资料。谢谢！

zong jue de  bu tai zhun