電磁流量計(jì)的影響因素和選型安裝

電磁流量計(jì)(簡稱EMF)，2O世紀(jì)5O年代初EMF實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，近年來在世界范圍內(nèi)廣泛使用，電磁流量計(jì)作為工業(yè)流量測量儀表的一種，在其安裝與使用方面有一些技巧和注意事項(xiàng)，在這里淺要談?wù)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/電磁流量計(jì)">電磁流量計(jì)的影響因素，安裝、使用及常見故障，希望對(duì)同行在安裝與使用方面有所幫助。

先了解其工作原理

電磁流量計(jì)一般由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成，測量管上下各裝有勵(lì)磁線圈，由轉(zhuǎn)換器提供勵(lì)磁電流，產(chǎn)生磁場充滿測量管道，一對(duì)或多對(duì)電極裝在測量管內(nèi)壁(與磁場方向垂直)與液體接觸來檢測并引出感應(yīng)電動(dòng)勢，通過信號(hào)線送到轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)處理，它基于法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電液體在磁場中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其感應(yīng)電勢E為：

E=KBV(—)D

式中： K-------儀表常數(shù)

B-------磁感應(yīng)強(qiáng)度

V(—)-------測量管道截面內(nèi)的平均流速

D-------測量管道截面的內(nèi)徑

測量流量時(shí)，導(dǎo)電性液體以速度V流過垂直于流動(dòng)方向的磁場，導(dǎo)電性液體的流動(dòng)在測量電極上感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電壓，由此可以得出通過管道的體積流量為：

Q=0.785DE/KB

式中： Q--------體積流量

E--------感應(yīng)電勢

由此式可知，當(dāng)測量管結(jié)構(gòu)、磁場感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，體積流量與感應(yīng)電勢成正比。感應(yīng)電勢由電極檢出，送轉(zhuǎn)換器智能化處理，顯示或輸出。

1各種介質(zhì)對(duì)測量的影響

1.1流速分布的影響

由流體力學(xué)知道，液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，管道橫截面上各點(diǎn)的流速是不相等的，但不管是層流還是紊流，經(jīng)一定距離的直管段后，流速分速即可成為軸對(duì)稱分布，流速在管軸中心處為最大，在管壁處為零，其平均流速為V(—)，只要流速分布相對(duì)測量管中心軸為對(duì)稱的，則在電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小與各點(diǎn)的流速分布狀態(tài)無關(guān)，而只是與被測液體的平均流速成正比。因此，流速分布為軸對(duì)稱是均勻磁場型電磁流量計(jì)必須滿足的工作條件之一。

假如流速分布相對(duì)管中心軸為非對(duì)稱時(shí)，雖然總的流量相同，但在電極附近感應(yīng)電動(dòng)勢大，所以測得的信號(hào)比實(shí)際流量值大;相反，在與電極成90°的地方感應(yīng)電動(dòng)勢小所得的信號(hào)比實(shí)際流量值小，造成測量誤差。因此，為了使流速度分布軸對(duì)稱，流量計(jì)前加直管段是必要的。

1.2磁場邊緣效應(yīng)對(duì)測量的影響

若假定沿流體的流動(dòng)方向上磁場始終是均勻的.實(shí)際上，這意味著沿管軸方向上的磁場為無限長，而實(shí)際流量計(jì)的磁場是有限長的，所以就必須考慮有限長磁場產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)對(duì)測量的影響。

假定管壁是絕緣的，電極附近磁場大致是均勻的，兩端則逐漸減弱，形成不均勻的邊緣，最后下降為零。這樣，使得液體內(nèi)部電場E也不均勻，將產(chǎn)生渦電流。由渦電流所產(chǎn)生的二次磁通反過來改變磁場邊緣部分的工作磁通，使磁場的均勻性進(jìn)一步遭到破壞。這時(shí)，在電極上測得的感應(yīng)電動(dòng)勢與無限長磁場下的感應(yīng)電動(dòng)勢大小不一樣，產(chǎn)生了誤差。假如管壁是導(dǎo)電的，由于導(dǎo)電管壁的短路作用，磁場邊緣效應(yīng)就會(huì)更加明顯，隨著管壁導(dǎo)電率和壁厚的變化，這種影響也將更見明顯，從而導(dǎo)致電極上感應(yīng)電動(dòng)勢的損失增加，對(duì)電磁流量計(jì)來說，測量管壁絕緣是非常必要的，所以管壁通常要涂上絕緣層。若被測介質(zhì)中含有導(dǎo)磁性物質(zhì)，磁場邊緣效應(yīng)就更復(fù)雜。由于導(dǎo)磁物質(zhì)的存在，使磁場發(fā)生嚴(yán)重畸變，造成測量的非線性。所以對(duì)于所測液體中含有液態(tài)金屬的，一般采用直流勵(lì)磁以減少磁場邊緣效應(yīng)。

1.3被測介質(zhì)電導(dǎo)率的影響

目前，電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗已有所提高，測量導(dǎo)電性液體時(shí)，一般不會(huì)因介質(zhì)電導(dǎo)率稍有變化而引起誤差，但對(duì)于一定的轉(zhuǎn)換器輸入阻抗，被測介質(zhì)的電導(dǎo)率有一個(gè)下限值，不能低于該下限值。

被測介質(zhì)的電導(dǎo)率太大也是不允許的。例如當(dāng)電導(dǎo)率超過10-1(S/cm)左右時(shí)，就會(huì)降低流量信號(hào)，改變指示值，即指示流量值小于實(shí)際流量值。當(dāng)被測介質(zhì)的電導(dǎo)率很大時(shí)，外電路的電阻較小，這時(shí)不管轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗有多高，并聯(lián)的結(jié)果將取決于這部分液體外電路，從而減小變送器與轉(zhuǎn)換器之間的傳輸精度。

所以，對(duì)一個(gè)電磁流量計(jì)來說，測量不受介質(zhì)電導(dǎo)率影響是有一定范圍的，被測介質(zhì)電導(dǎo)率既不能太大，也不能太小。假如介質(zhì)的電導(dǎo)率極高，磁場邊緣區(qū)將產(chǎn)生很大的渦電流，引起二次磁通，使工作磁場邊緣區(qū)域兩側(cè)的磁場分別被削弱和增強(qiáng)。所以測電導(dǎo)率高的介質(zhì)不宜用交流勵(lì)磁，而應(yīng)用直流激磁。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)換器輸入阻抗的提高，必將可以降低被測介質(zhì)電導(dǎo)率的下限。

2電磁流量計(jì)使用中的常見故障

2.1安裝造成的故障

儀表安裝常見的故障通常由安裝不妥、環(huán)境干擾以及流體特性影響等原因引起。安裝方面 ，通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管路最高點(diǎn);或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空;或傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內(nèi)非滿管。

2.2運(yùn)行期故障

運(yùn)行期故障是電磁流量計(jì)經(jīng)調(diào)試并正常運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn)的故障，常見的運(yùn)行期故障一般由流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電打擊以及環(huán)境條件變化等因素引起。

2.2.1運(yùn)行環(huán)境方面

通常主要是管道雜散電流干擾，空間強(qiáng)電磁波干擾，大型電機(jī)磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨(dú)接地保護(hù)就可獲得滿意結(jié)果，但如遇到強(qiáng)大的雜散電流(如電解車間管道，有時(shí)在兩電極上感應(yīng)的交流電勢峰值Vpp可高達(dá)1V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等?？臻g電磁波干擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。

2.2.2傳感器內(nèi)壁附著層

由于電磁流量計(jì)常用來測量臟污流體，運(yùn)行一段時(shí)間后，常會(huì)在傳感器內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作;若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率，則電極回路將出現(xiàn)短路，儀表也不能正常工作。所以，應(yīng)及時(shí)清除電磁流量計(jì)測量管內(nèi)的附著結(jié)垢層。

2.2.3雷電打擊

雷擊容易在儀表線路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵(lì)磁線圈或傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。