摘要：本文以“开封仪表公司”的“E-mag E型”电磁流量计为实例介绍了电磁流量计在化工装置中的应用。简要讲述了电磁流量计工作原理、结构特性、流量计安装、工作特点、常见故障及处理。
关键词：电磁流量计；传感器；转换器
引言
在化工生产中，有些液体介质是具有导电性的，因而可以应用电磁感应的方法去测量流量。电磁流量计的特点是能够测量酸、碱、盐溶液以及含有固体（如泥浆、煤浆）颗粒或纤维液体的流量。
1.电磁流量计的工作原理
电磁流量计测量原理基于法拉第电磁感应定律。传感器的测量管，是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管，其直径为D。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上，其电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体以平均流速V流经测量管，将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比与磁通量密度B、测量管内径D与平均流速V的乘积，电动势E（流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后，可显示流量、总量，并能输出脉冲、模拟电流等信号。
2.电磁流量计传感器的结构
2.1检测导管。检测导管是由非导磁的高阻材料制成。为了避免励磁线被检测导管的管壁短路，并使检测导管在较强的交变磁场中尽可能地降低涡流损耗，一般为不锈钢、玻璃钢或具有高电阻率的铝合金
2.2绝缘衬里。为了防止检测导管被腐蚀并使内壁光滑，常常在整个检测导管内壁涂上绝缘衬里，衬里材料由工作温度来决定一般常用陶瓷或专门的橡胶、环氧树脂等。需要指出的是：用不锈钢等导电材料做导管时，在检测导管内壁与电极之间必须有绝缘衬里，以防止感应电势被短路。
2.3电极。一般由导磁的不锈钢材料制成，也有用铂、黄金或不锈钢镀铂、镀黄金等制成。要求电极与内衬平齐，以便流体通过时不受阻碍。电极宜安装在管道水平方向，以防止沉淀物堆积在电极上而影响检测的精度。
2.4传感器的磁场。采用直流磁场，交变磁场都可以。直流磁场可以用永久磁铁来实现，这种结构比较简单。但是，由于采用直流磁场，在电极上产生的感应电势为直流电势，会引起被测介质的电解，从而在电极上发生极化现象，破坏原来的检测条件。所以，工业生产上用的电磁流量计一般采用交变磁场。采用交变磁场可以有效地消除极化现象。但是，由于电磁流量计在工作时，管道内充满导电液体，因而交变磁通就不可避免地要穿过由电极引线、被测液体和转换部分的输入阻抗构成的闭合回路，从而在该回路内产生一个附加的干扰电势，会引起检测误差。因此，可在检测部分的结构上采取相应措施，使进入仪表的干扰电势互相抵消，消除此项影响。
3.“E-mag E型”电磁流量计的安装注意事项
3.1流量计可自动检测正反方向。安装仪表时，应使流向箭头同现场实际正流向保持一致。对分离型仪表，交换转换器或传感器一端的CD1和CD2端子上的连线，相当于切换流向。
3.2为确保测量精确度，应保证传感器上游侧至少应有5倍管径长度的直管段。传感器下游侧应不少于2倍管径长度的直管段。
3.3为可靠测量，重要的是电极应当完全浸没在被测流体中，传感器可以安装在任何方位（水平、垂直、倾斜），只要通过电极的连线基本处于水平位置即可（与水平线夹角一般〈10度），为了进一步减小夹带气泡对测量的影响，可以适当提高工作压力。要避免管道内产生负压，损坏衬里。仪表安装场所的磁场强度应小于400A/m。
3.4传感器（含一体型）与管道的连接要求。首先，要注意传感器本身不能作为荷重支撑点，它不能支撑毗连的工作管道。同时，传感器安装时应当使其不受过大的拉紧应力，应考虑消除毗连管道因热膨胀产生的应力影响。安装传感器时，应保证测量管与工艺管道同轴。法兰之间加装的法兰垫圈，应有良好的耐腐蚀性能，该垫圈不得伸入管道内部。在传感器邻近管道进行焊接或火焰切割时，要采取隔离措施，防止衬里受热。
3.5如果被测流体具有强磨蚀性，传感器进口端应加装进口保护法兰，其唇沿深入传感器内孔，用以减少衬里磨损。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对不导电管道，为使仪表取得流体电位（零电位），须将接地法兰加装在传感器法兰与管道法兰之间
3.6与金属管道的连接、连线和接地。流量信号是以介质为参考点（0V）的差动信号，传感器内部已将信号参考点（0V）与金属测量管连通。一般通过管道法兰与仪表法兰的连接螺栓虽然能使流量计取得介质电位（0V），但正规的方法是加装电气连线，确保以介质为0V的流量信号可靠输出。传感器还应加接地线，接地电阻应小于10欧姆。
4.“E-mag E型”电磁流量计转换器工作原理
转换器采用新颖励磁方式，使得流量计具有优越的零点稳定性和测量精确度。转换器向传感器提供精确的、频率可变的、双向恒流驱动电流，以驱动传感器励磁线圈。本身工作频率由单片机控制，不受电源频率变化的影响。励磁电路在磁场的反向时由能量恢复系统提供一个高的反向电压，加速克服反向时的磁场阻力，降低功耗。
流经流量计的流量在传感器电极上产生一个微弱的差分信号，输入至转换器的测量系统。经高输入阻抗放大器放大、滤波和自动零点调整及增益控制后，再经高性能、高精度SVFC转换，将模拟信号转换为数字量。单片机计算机将数字信号采样后，计算出流速以及期望得到的各测量值、模拟输出、脉冲输出值等。LCD液晶显示器各测量值。
5.电磁流量计的特点
5.1检测导管内无可动及阻流部件，压力损失很小，并且可以检测含有颗粒、悬浮物等流体的流量，这是电磁流量计的突出特点。
5.2通过选用不同的绝缘衬里和电极材料，可以使流量计具有不同的耐腐蚀性和耐磨性。
5.3检测不受液体的温度、压力、粘度、密度和导电率的影响。
5.4电磁流量计的检测范围很广，对于一些新型电磁流量计，检测范围可达1500：1。
5.5电磁流量计反应迅速，可以检测脉动流量。
6.电磁流量计的局限性
6.1使用时，现场温度和压力不能太高。电磁流量计的最高工作温度，取决于管道及衬里的材料发生膨胀、形变和质变的温度，一般低于120度。最高工作压力取决于管道强度、电极部分的密封情况、法兰的规格等，一般不得超过1.6MPa。
6.2应用范围有限。电磁流量计不能用来检测气体、蒸汽和石油制品等非导电流体的流量。对于导电液体，其电导率的下限值一般也不得小于2×10^（-3）～5×10^（-3）S/m
6.3流速和速度分布不符合设定条件时，将会产生较大的检测误差。因此，在电磁流量计的前后，必须有足够长度的直管段，以消除各种局部阻力对流速分布对称的影响。
6.4当流速过低时，要把与干扰信号相同数量级的感应电势进行放大和检测是较困难的，且仪表也易产生零点漂移。因此，电磁流量计的满量程流速下限一般不得低于0.3m/s。
7.电磁流量计常见故障和维护
7.1检查流量计管线阀门是否全部打开，管道是否充满液体，常用流量最好在设定流量上线的50%～100%范围内
7.2检查仪表电源、开关、保险丝等供电设施是否正常
7.3检查转换器的编号和仪表系数与传感器是否一致，检查量程设定是否正确。
7.4检查流量计输出连接是否正确及接地是否良好。
结束语
电磁流量计在大型化工装置中有着广泛的应用。它在检测含有颗粒、悬浮物等流体的流量时其精度高，性能可靠。但它也有其局限性和使用条件的限制，因此熟知电磁流量计的工作原理、结构特性、工作特点在化工生产维护中非常重要。希望它的使用和创新能不断提高企业的自动化水平，为生产装置的长周期、稳定运行提供保障。
参考文献：
[1]开封仪表“E-mag E型”电磁流量计使用手册
[2]仪表过程检测
论文作者:蓝善学,袁华英
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/16
标签：传感器论文; 电极论文; 电磁流量计论文; 测量论文; 衬里论文; 管道论文; 磁场论文; 《基层建设》2017年第12期论文;