电磁流量计怎样正确选型

1. 引 言
　　电磁流量计 (简称EMF)是应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完成了工业化使用，近年来在世界领域内，EMF产量约占工业流量仪表总数的5%～6.5%，特殊是2000年以来，这个数值有逐年上升的趋向。电磁流量计做为工业流量测量仪表的一种，在其选用方面有少许技术和留意事项，在这里联合我少许切身经历和大家讨论，希望能对电磁流量计的正确选用作出奉献。
　　2.电磁流量计选用
　　2.1 使用概略
　　电磁流量计使用范畴十分普遍。按使用场所有大口径、中小口径、小口径和巨大口径之分，其中大口径电磁流量计较多使用于给排水工程，中小口径常使用于固液双相等难测流体或高请求场所，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、长间隔管道煤的水力保送的流量测量和控制等，而小口径和巨大口径常使用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生请求的场所。
　　2.2 精度等级和功效
　　市场上通用型EMF的功能有较大差异，有些精度高、功效多，有些精度低、功效容易。精度高的仪表根本误差为(±0.5%～±1%)R，精度低的仪表则为(±1.5%～±2.5%)FS，两者价钱相差1～2倍。因而测量精度请求不很高的场所(例如非贸易核算仅以控制为目的，只需求高牢靠性和优秀反复性的场所)选用高精度仪表在经济上是不合算的。
　　有些型号仪表宣称有更高的准确度，根本误差仅(±0.2%～±0.3%)R，但有严厉的装置请求和参比要求，例如环境温度20～22℃，前后直管段长度请求辨别大于10D和3D(通常为5D和2D)，乃至提出流量传感器要与前后直管构成一体在流量规范安装上作实流校准，以增加夹装影响。因而在多种型号选择比拟时不必单纯只看高目标，要详细阅读制造厂样本或解释书做综合剖析。
　　市场上EMF的功效差异也很大，容易的就不过测量单向流量，只输入模仿信号带动后位仪表;多功效仪表有测双向流、量程切换、上上限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、主动核对和毛病自诊断、与上位机通讯和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通讯功效可选多种通讯接口和通用芯片(ASIC)，以衔接HART协议零碎、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF现场总线等。
　　2.3 流速、满度流量、领域度和口径
　　选定仪表口径不一定与管径相反，应视流量而定。流程工业保送水等粘度不同的液体，管道流速普通是经济流速1.5～3m/s。EMF用在这样的管道上，传感器口径与管径相反便可。
　　EMF满度流量时液体流速可在1～10m/s领域内选用，领域是比拟宽的。下限流速在原理上是不受束缚的，但是通常提议不超越5m/s，除非衬里资料能接受液流冲刷，实践使用很少超越7m/s，超越10m/s则更为稀有。满度流量的流速上限普通为1m/s，有些型号仪表则为0.5m/s。有些新建工程运转初期流量偏低或在流速偏低的管系，从测量精度角度思索，仪表口径应改用小于管径，用异径管衔接之。
　　用于有易粘附、堆积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s，*佳进步到3～4m/s或以上，起到自打扫、避免粘附堆积等作用。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(即上限值)的低电导液体，尽能够选定较低流速(小于0.5～1m/s)，因流速进步活动噪声会增长，而显示输入晃动景象。
　　EMF的领域度是比拟大的，通常不低于20，带有量程主动切换功效的仪表，可超越50～100。本国能够提供的定型产物的口径从10mm到3000mm，随然实践使用还是以中小口径居多，但与大局部其他原理流量仪表(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以上超大口径辨别占37%、45%、15%和3%。
　　2.4 液体电导率
　　运用EMF的前提是被测液体必需是导电的，不能低于阈值(即上限值)。电导率低于阈值会发生测量误差乃至不能运用，超越阈值即便变化也能够测量，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。运用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其散布电容，制造厂运用解释书中通惯例定电导率绝对应的信号线长度。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，运用不存在Issue(问题)，低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在Issue(问题)。石油制品和无机溶剂电导率过高攀不能运用。表1列出若干液体的电导率。从材料上查到有些纯液或水溶液电导率较低，以为不能运用，但是实践任务中会遇到因含有杂质而能运用的状况，这类杂质增长了电导率。关于水溶液，材料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的，实践运用的水溶液能（www.jsatm.com）够用工业用水配比，电导率将比查得的要高，也有利于流量测量。 按照运用经历，实践使用的液体电导率*佳要比仪表制造厂规则的阈值至多大一个数目级。由于制造厂仪表规则的上限值是在各类运用要求较好形态下可测量的*低值，是受少许运用要求的束缚，如电导率平均性、衔接信号线、外界噪声等，不然会显示输入晃动景象等。我们就屡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，运用时显示输入晃动。
　　2.5 液体中含有混入物
　　混入成泡状流的巨大气泡仍可正常任务，但测得的是含气泡体积的混合体积流量;如气体含量增长到构成弹(块)状流，因电极能够被气体盖住使电路瞬时断开，显示输入晃动乃至不能正常任务。
　　含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体一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、纸浆等实践上已属非牛顿流体。由于固体在载体液中一同活动，两者之间有滑动，速率上有差异，单相液体校验的仪表用于固液双相流领会发生附加误差。即使还未见到EMF使用于固液双相流体中固形物影响的零碎实验报告，但国外有报告称固形物含量有14%时误差在3%领域以内;我国黄河水利委员会水利迷信探讨所的实验报告称，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外表，在频率较低的矩形激磁的EMF中会发生尖峰状浆液噪声，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才能的仪表，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，会发生测量误差。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，水中含有液固分量比约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比照流量实验，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使用，应留意对传感器衬里的磨损水平，测量管内径扩展会发生附加误差。这种场所应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶衬里，一同提议传感器装置在垂直管道上，使管道磨损平均，消弭程度装置下半部部分磨损严重的缺陷，也能够在传感器出口端加装喷嘴形护套，绝对延伸运用期。
　　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任务，若是非导电层则首先应留意电极的净化，譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可改换式电极、刮刀式清垢电极等。刮刀式电极可在传感器外活期手动刮出沉垢。国外产物曾有电极上装超声波换能器，以肃清外表垢层，但现已少见。也有临时断开测量电路，在电极连续时刻内流过高压大电流，燃烧肃清附着油脂类附着层。易发生附着的场所可进步流速以到达自打扫的目的，还能够采取较方便的易清洗的管道衔接，可不装配清洗传感器。
　　非接触型电极 EMF附着非导电膜层，仪表仍能任务，但若为高导电层则一样不能任务。
　　2.7 与流体接触零部件资料的选择
　　与流体接触的传感器零部件有衬里(或绝缘资料制成的测量管)、电极、接地环和密封垫片，其资料的耐腐蚀性、耐磨耗性和运用温度下限等影响仪表对流体的顺应性。由于零部件少，外形容易，资料选择灵敏，电磁流量传感器对流体的顺应性强。
　　(1) 衬里资料(或间接与介质接触的测量管)
　　常用衬里资料有氟塑料、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，价钱*为昂贵。氟塑料具有优秀的耐化学腐蚀性，但耐磨性差，不能用于测量矿浆液。氟塑料中*早使用的是聚四氟乙烯，因与测量管间仅靠压贴，无粘结力，不能用于负压管道，后开发各类改性种类，完成注塑成形，与测量管有较强联合力，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，它的耐磨性十分于自然橡胶的10倍，适用于煤浆、矿浆、介质温度低于40～60/70℃的场所。
　　(2)电极和接地环资料
　　电极对测量介质的耐腐是选择资料首先思索的要素，其次思索能否会发生钝化等外表效应和所构成的噪声。
　　①选择耐腐蚀资料
　　EMF电极的耐腐蚀性请求很高，常用金属资料有含钼耐酸钢1Cr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金(耐蚀镍基合金)B、C、钛、钽、铂铱合金，简直可掩盖全部化学液。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，或包覆这些资料的金属电极。在准绳上电极资料的选择应从运用者自创该介质在其他设备的使用实践或以往的经历来确定。有时要做必要的实验，如现场取液体样品在实验室做待用资料的腐蚀性实验，*佳的实验是现场挂片，这是*接近实践使用要求的腐蚀性实验，能够得出比拟牢靠的结论。
　　②防止电极外表效应
　　电极的耐腐蚀性是选择资料的紧要要素，但有时分电极资料对被测介质有很好的耐腐蚀性，却不一定就是适用的资料，还要防止发生电极外表效应。电极外表效应分为外表化学反映、电化学和极化景象以及电极的触媒作用三个方面。
　　化学反映效应如电极外表与被测介质接触后，构成钝化膜或氧化层。他们对耐腐蚀功能能够起到积极维护作用，但也有能够增长外表接触电阻。例如钽与水接触就会被氧化，生成绝缘层。关于防止或加重电极外表效应的介质----电极资料婚配，还没有像腐蚀性那样有充足的材料可查，唯有少许无限经历，尚待在理论中积聚。
　　接地环衔接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端，他们的耐腐蚀请求比电极低，通常选用耐酸钢或哈氏合金。因其体积大，从经济上思索较少采用钽、铂等名贵金属。如金属工艺管道间接与流体接触就不需求接地环。