電磁流量計的影響因素和選型安裝

電磁流量計(簡(jiǎn)稱(chēng)EMF)，2O世紀5O年代初EMF實(shí)現工業(yè)化應用，近年來(lái)在世界范圍內廣泛使用，電磁流量計作為工業(yè)流量測量?jì)x表的一種，在其安裝與使用方面有一些技巧和注意事項，在這里淺要談?wù)?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/電磁流量計">電磁流量計的影響因素，安裝、使用及常見(jiàn)故障，希望對同行在安裝與使用方面有所幫助。

先了解其工作原理

電磁流量計一般由傳感器和轉換器兩大部分組成，測量管上下各裝有勵磁線(xiàn)圈，由轉換器提供勵磁電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)充滿(mǎn)測量管道，一對或多對電極裝在測量管內壁(與磁場(chǎng)方向垂直)與液體接觸來(lái)檢測并引出感應電動(dòng)勢，通過(guò)信號線(xiàn)送到轉換器進(jìn)行信號處理，它基于法拉第電磁感應定律，導電液體在磁場(chǎng)中做切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，導體中產(chǎn)生感應電勢，其感應電勢E為：

E=KBV(—)D

式中： K-------儀表常數

B-------磁感應強度

V(—)-------測量管道截面內的平均流速

D-------測量管道截面的內徑

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

Q=0.785DE/KB

式中： Q--------體積流量

E--------感應電勢

由此式可知，當測量管結構、磁場(chǎng)感應強度一定時(shí)，體積流量與感應電勢成正比。感應電勢由電極檢出，送轉換器智能化處理，顯示或輸出。

1各種介質(zhì)對測量的影響

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稱(chēng)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(—)，只要流速分布相對測量管中心軸為對稱(chēng)的，則在電極上產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢大小與各點(diǎn)的流速分布狀態(tài)無(wú)關(guān)，而只是與被測液體的平均流速成正比。因此，流速分布為軸對稱(chēng)是均勻磁場(chǎng)型電磁流量計必須滿(mǎn)足的工作條件之一。

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

1.2磁場(chǎng)邊緣效應對測量的影響

若假定沿流體的流動(dòng)方向上磁場(chǎng)始終是均勻的.實(shí)際上，這意味著(zhù)沿管軸方向上的磁場(chǎng)為無(wú)限長(cháng)，而實(shí)際流量計的磁場(chǎng)是有限長(cháng)的，所以就必須考慮有限長(cháng)磁場(chǎng)產(chǎn)生的邊緣效應對測量的影響。

假定管壁是絕緣的，電極附近磁場(chǎng)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，使得液體內部電場(chǎng)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(guò)來(lái)改變磁場(chǎng)邊緣部分的工作磁通，使磁場(chǎng)的均勻性進(jìn)一步遭到破壞。這時(shí)，在電極上測得的感應電動(dòng)勢與無(wú)限長(cháng)磁場(chǎng)下的感應電動(dòng)勢大小不一樣，產(chǎn)生了誤差。假如管壁是導電的，由于導電管壁的短路作用，磁場(chǎng)邊緣效應就會(huì )更加明顯，隨著(zhù)管壁導電率和壁厚的變化，這種影響也將更見(jiàn)明顯，從而導致電極上感應電動(dòng)勢的損失增加，對電磁流量計來(lái)說(shuō)，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)中含有導磁性物質(zhì)，磁場(chǎng)邊緣效應就更復雜。由于導磁物質(zhì)的存在，使磁場(chǎng)發(fā)生嚴重畸變，造成測量的非線(xiàn)性。所以對于所測液體中含有液態(tài)金屬的，一般采用直流勵磁以減少磁場(chǎng)邊緣效應。

1.3被測介質(zhì)電導率的影響

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

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

所以，對一個(gè)電磁流量計來(lái)說(shuō)，測量不受介質(zhì)電導率影響是有一定范圍的，被測介質(zhì)電導率既不能太大，也不能太小。假如介質(zhì)的電導率極高，磁場(chǎng)邊緣區將產(chǎn)生很大的渦電流，引起二次磁通，使工作磁場(chǎng)邊緣區域兩側的磁場(chǎng)分別被削弱和增強。所以測電導率高的介質(zhì)不宜用交流勵磁，而應用直流激磁。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，轉換器輸入阻抗的提高，必將可以降低被測介質(zhì)電導率的下限。

2電磁流量計使用中的常見(jiàn)故障

2.1安裝造成的故障

儀表安裝常見(jiàn)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(jiàn)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，可能出現排空;或傳感器后無(wú)背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內非滿(mǎn)管。

2.2運行期故障

運行期故障是電磁流量計經(jīng)調試并正常運行一段時(shí)期后出現的故障，常見(jiàn)的運行期故障一般由流量傳感器內壁附著(zhù)層、雷電打擊以及環(huán)境條件變化等因素引起。

2.2.1運行環(huán)境方面

通常主要是管道雜散電流干擾，空間強電磁波干擾，大型電機磁場(chǎng)干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護就可獲得滿(mǎn)意結果，但如遇到強大的雜散電流(如電解車(chē)間管道，有時(shí)在兩電極上感應的交流電勢峰值Vpp可高達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)信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護。

2.2.2傳感器內壁附著(zhù)層

由于電磁流量計常用來(lái)測量臟污流體，運行一段時(shí)間后，常會(huì )在傳感器內壁積聚附著(zhù)層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著(zhù)層的電導率太大或太小造成的。若附著(zhù)物為絕緣層，則電極回路將出現斷路，儀表不能正常工作;若附著(zhù)層電導率顯著(zhù)高于流體電導率，則電極回路將出現短路，儀表也不能正常工作。所以，應及時(shí)清除電磁流量計測量管內的附著(zhù)結垢層。

2.2.3雷電打擊

雷擊容易在儀表線(xiàn)路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表?yè)p壞。它主要通過(guò)電源線(xiàn)或勵磁線(xiàn)圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線(xiàn)等途徑引入，尤其是從控制室電源線(xiàn)引入占絕大部分。