工业控制中电磁流量计的选型及应用
摘 要：介绍电磁流量计相比其它流量计的优缺点、选型方法、安装注意事项，从工程使用层面对电磁流量计作了详细的阐述。
0、引言：
电磁流量计有一系列优良特性, 可以解决其它流量计不易应用的问题, 如脏污流、腐蚀流的测量。在电磁流量计选型、安装和使用方面有一些技巧和注意事项，根据实际应用经验对这些问题进行分析和讨论。
1、电磁流量计的优缺点：
与其它流量计相比，电磁流量计具有下列优点：
(1)由于测量通道是一段光滑直管，不会发生阻塞，因此，适用于测量含固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、泥浆、污水等。
(2)不产生流量检测所造成的压力损失, 节能效果好。
(3) 所测的体积流量受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响小。
(4)流量测量范围度大，量程比可高达1:100。可选流量范围宽，液体流速一般可在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测量范围，而不必拆下仪表进行离线实流标定。
( 5 ) 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3 m ；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。
(6)可应用于腐蚀性流体的测量。
(7) 与其它流量计相比，电磁流量计所需直管段较短。
但电磁流量计也存在以下缺点：
( 1 ) 不能测量电导率很低的液体，如石油制品。
( 2 ) 不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体。
(3) 由于衬里材料和电气绝缘材料的限制，通用型电磁流量计不适用于较高温度。
( 4 ) 投资相对较高，特别是大口径流量的测量。
2、电磁流量计的选型：
电磁流量计选型时应注意以下事项：
（1 ）液体电导率应高于允许的下限。各制造厂商生产的产品对电导率下限值有不同的数值，目前，一般电磁流量计不能测量电导率低于0.1μS/cm的液体流量。
（2 ）液体流速应在流量计规定的范围内。一般电磁流量计所测流体平均流速应在1~10m/s 范围内，部分厂家产品的流速范围可在0.3~12m/s（如光华.爱尔美特公司生产的K 型和I F M 型电磁流量计）。若被测液体流速太低，可以考虑加装异径管，使流速控制在规定范围内。为减小加装异径管造成压力损失和影响流速分布，要求异径管中心锥角不超过1 5 °，而且越小越好。
（3 ）电极形式的选择。通常，不产生结晶、结疤、不沾污电极的流体介质可选标准电极；对有污泥等沾污电极的应用场合，可选用具有手动机械清污附件的刮刀式电极或可更换式电极。
（4 ）衬里和电极材料的选择。根据液体的腐蚀性选用合适的衬里和电极材料。可查有关材料的防腐蚀手册选定电极材料；对混酸等成分复杂的介质，应做挂片试验。应根据被测介质的腐蚀性，磨损性及温度来选择电磁流量计的衬里材料。
(5) 满足直管段的要求和接地要求。从电极轴线开始测量，一般入口直管段不小于5 D（直径），出口直管段不小于2 D 。为使仪表可靠工作，提高测量精度，不受外界寄生电势的干扰，电磁流量计的传感器应良好地单独接地，接地电阻小于1 0 Ω。若连接仪表的管道内涂有绝缘层或是非金属管道，传感器两侧应装接地环。
（6 ）机型的选择。根据安装、使用和维护条件，选用检测和变送部分组合在一起的一体型或分体型电磁流量计。
（7）仪表防护等级的选择。按照国标GB4208-84和应用环境，选用仪表外壳防护等级。例如，I P 6 5 为防喷水型，它允许水龙头从任何方向对仪表喷水，仪表仍能正常工作；I P 6 7 为防浸水型，它允许仪表短时间内全部浸入水中仍能正常工作。
（8 ）仪表安装位置的选择。由于电磁流量计不能在不满管或空管情况下工作，所以应保证测量管在所有时间内必须完全注满介质。
（2 ）使用时传感器测量管必须充满液体（非满管型例外）。
（3 ）液体应与地同电位。当工艺管道是塑料等绝缘材料时，输送液体会产生摩擦静电，造成液体与地间有电位差，为此需良好接地。
3.1 流量传感器的安装
3.1.1 安装场所
电磁流量传感器对安装场所有以下要求：
（1 ）测量混合相流体时，应选择不会引起相分离的场所安装传感器；测量双组分液体时，传感器应避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应物料时，传感器应安装在反应充分完成段的下游。
（2 ）尽量避免测量管内形成负压。
（3 ）安装位置应选择震动小的场所，特别是一体型仪表。
（4 ）远离大电机、大变压器等，避免引入电磁干扰。（5 ）选择易于实现传感器单独接地的位置。
（6 ）尽可能远离腐蚀性气体。
（7 ）环境温度应在仪表允许范围内，一体型仪表受结构影响，对安装环境温度的要求更高。
（8 ）环境相对湿度应在仪表允许范围内。
（9 ）尽可能避免受阳光直照，必要时加防护罩。（1 0 ）仪表防护等级应满足应用要求。
3.1.2、直管段长度要求：
根据仪表精度要求，电磁流量传感器上游通常需有5 D 长度的直管段，下游是2 D 长度的直管段。
3.1.3、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。测量固、液两相流体***好垂直安装，自下而上流动。可防止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，如果电极轴线垂直于地平线，则处于底部的电极易被沉积物覆盖，顶部的电极易被液体中夹带的气泡覆盖电极表面，造成输出信号波动。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。对于固、液两相流，c 处亦是不适宜的位置。
图 1 传感器安装位置
3.1.4、旁路管安装：
在连续生产的工艺管道上，为了在不影响生产的情况下对仪表进行维修拆装或内部清洗，传感器应尽可能采用与主工艺管道并联安装的方式（旁路管安装），如图2所示。正常生产时截止阀1关闭，截止阀2、3打开，流体就可流过流量计实现流量测量。当传感器发生故障需拆下维修时，只要打开截止阀1 ，关闭截止阀2 、 3 ，就能实现在不影响生产的情况下对流量计进行拆除。当需要清洗流量计内部时，只需打开截止阀1 ，关闭截止阀2 、3 ，然后打开流量计两端盲板即可清洗。
图 2 旁路管安装
但是对于管径大于1 . 5m的管系因投资和空间位置限制，不易实现旁路管安装。此时为了便于管系停止运行时维护人员进入管道检测、清洗传感器内壁，需在流量计附近工艺管道上设置人孔。
3.1.5、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。有可能出现负压的正压管系应防止产生负压，例如液体温度高于室温的管系中，当管系停止运行关闭传感器上下游截止阀后，由于流体冷却收缩就会形成负压，此时就应设置如图3 所示的负压防止连接。
| 图 3 负压防止连接 |
3.1.6、接地：
传感器必须单独接地（接地电阻100Ω以下）。分离型仪表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（1 6m m 2）绕过传感器，跨接到管道的2 个连接法兰上，使阴极保护电流与传感器之间隔离。一些应用场合的杂散电流过大，如电解槽沿着电解液的泄漏电流影响电磁流量计正常测量时，可采取在流量传感器与其连接的工艺管道之间进行电气隔离的办法。对有阴极保护的管道，如果阴极保护电流影响E M F 测量时，也可以采取本方法。
3.2、转换器安装和连接电缆：
转换器和传感器间距离受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）的制约，需选用制造厂随仪表所附（或规定型号）的信号电缆。一般仪表“使用说明书”对不同电导率液体提供允许的传输距离范围。通常，单层屏蔽电缆的传送距离为100 m。
为避免引入干扰信号，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、结语：
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，只有在正确选型、安装和使用的前提下才能更好地发挥其作用，满足企业计量的要求，实现降低生产成本、提高经济效益的目的。