摘要：電磁(ci)流量計 具(ju)有無壓損(sun)、口徑大、量(liang)程比寬、耐(nai)腐蝕、适用(yong)于高黏度(du)介質、性🐕價(jia)比高等特(te)點。探讨了(le)電磁流量(liang)計的測量(liang)原理、特❗點(dian)、适用場合(he)等工程要(yao)素，詳細介(jie)紹了電磁(ci)流量計的(de)性✂️能特點(dian)㊙️。介紹了電(dian)磁流量計(ji)的幾個典(dian)型應用案(an)例，提供了(le)疑難流量(liang)測量的參(can)考方案‼️。
　　在(zai)石化、化工(gong)、電力、冶金(jin)、市政、制藥(yao)等行業，流(liu)量測量⛱️的(de)技術👣難度(du)和複雜程(cheng)度都相當(dang)高，研究流(liu)量測量對(dui)于提高🔴産(chan)品質量、降(jiang)低企業的(de)經營成本(ben)、解決節能(neng)環保起到(dao)重要作用(yong)。電磁流🤞量(liang)計具有無(wu)阻力，無壓(ya)損的優🏃點(dian)，可以充分(fen)減小管道(dao)内的阻力(li)，符合節能(neng)降耗的要(yao)求，因而電(dian)磁💞流量計(ji)在業界得(de)到廣泛🔅的(de)重視。介紹(shao)💁了電磁流(liu)量計的測(ce)量原理、特(te)點和适用(yong)場合，提出(chu)了在工程(cheng)設計中選(xuan)用電磁流(liu)量計需🈲考(kao)慮的因素(su)及電磁流(liu)量計的安(an)裝要求。
1　測(ce)量原理
　　電(dian)磁流量計(ji)的測量原(yuan)理是根據(ju)法拉第電(dian)磁感應🐪定(ding)律測量流(liu)速，再測量(liang)流通截面(mian)液位高度(du)得流通面(mian)積，兩者相(xiang)乘🔴得到所(suo)測流量［1］，電(dian)磁流量計(ji)測量原理(li)如圖1所示(shi)，電磁流量(liang)計實際測(ce)量介質流(liu)速，是一種(zhong)速度式流(liu)量計。電磁(ci)流量計的(de)測量原📞理(li)依據以下(xia)公式表述(shu)：
Ue＝ｋB　L　V（1）

　　式中(zhong)：Ue—感應電動(dong)勢，即流量(liang)信号，V；B—磁感(gan)應強度，T；L—電(dian)極間距，即(ji)測量管内(nei)徑，m；V—液體平(ping)均流速，m／S；qV—液(ye)體體積流(liu)量，m3／S。
2　适用範(fan)圍和優點(dian)
　　電磁流量(liang)計廣泛用(yong)于導電液(ye)體或液固(gu)兩相介質(zhi)🍓的體積流(liu)量測量，如(ru)其他儀表(biao)不能測量(liang)的各種酸(suan)⛷️、堿、鹽等高(gao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼腐蝕🛀🏻性、易(yi)結晶㊙️的溶(rong)液的流量(liang)，泥漿、礦漿(jiang)、水煤漿、紙(zhi)漿、漿料等(deng)液固介質(zhi)和純水、污(wu)水等相對(dui)簡單的導(dao)電介質的(de)流量。電磁(ci)流量計要(yao)求被測介(jie)質電導率(lü)一般應大(da)于5μS／Cm。電磁流(liu)量計由流(liu)量傳感器(qi)和轉換器(qi)兩部分組(zu)成，與其他(ta)類型的流(liu)量計相比(bi)，其優點如(ru)下：
1）傳感器(qi)測量管是(shi)一段無阻(zu)流檢測件(jian)的直管，因(yin)而檢測流(liu)🏃🏻‍♂️量時不會(hui)造成壓力(li)損失，節能(neng)效果好。
2）适(shi)用于測量(liang)含有固體(ti)顆粒或纖(xian)維的液固(gu)兩相流體(ti)♌，如紙漿、煤(mei)粉漿、礦漿(jiang)、污水及酸(suan)、堿、鹽溶液(ye)等具有一(yi)定電導率(lü)的液體，所(suo)測體積流(liu)量不受流(liu)體密度、黏(nian)度、溫度、壓(ya)力和電導(dao)率的影👈響(xiang)。
3）測量範圍(wei)大，量程比(bi)一般大于(yu)10∶1，最高可達(da)100∶1。流速範圍(wei)一般爲1～6m／S，也(ye)✉️可‼️擴展到(dao)0.5～10.0m／S。測量管徑(jing)範圍爲2mm～3m［2］。
4）Ue與(yu)qV成線性關(guan)系，故儀表(biao)具有均勻(yun)刻度，且所(suo)測得流體(ti)🌐的體積流(liu)量與介質(zhi)的物性（如(ru)溫度、壓力(li)、密度、黏度(du)）無關，所以(yi)電磁流量(liang)計隻需用(yong)水标定後(hou)，即可用來(lai)測量其他(ta)導電介質(zhi)的體積流(liu)量，無需修(xiu)正［2］。
5）測量口(kou)徑大，适用(yong)于大管徑(jing)液體流量(liang)的測量。6）與(yu)其他👨‍❤️‍👨大部(bu)分流量儀(yi)表相比，所(suo)要求的前(qian)置直管段(duan)較低。
3　工程(cheng)設計中需(xu)考慮的因(yin)素
3.1　工藝過(guo)程條件
選(xuan)用電磁流(liu)量計通常(chang)需要考慮(lü)的工藝條(tiao)件如下：
1）被(bei)測介質電(dian)導率。電磁(ci)流量計測(ce)量的流體(ti)必須是導(dao)電的，一🈲般(ban)隻要電導(dao)率超過阈(yu)值，即使變(bian)化也不💃影(ying)響測量值(zhi)，但低于阈(yu)值将會增(zeng)大測量誤(wu)差；通常要(yao)求液體電(dian)導率不小(xiao)于5μS／Cm，去離子(zi)水電導率(lü)不小于20μS／Cm。
2）被(bei)測介質溫(wen)度。根據被(bei)測工藝介(jie)質的溫度(du)範圍，選擇(ze)測量✍️管内(nei)襯材料及(ji)傳感器線(xian)圈的漆包(bao)線的耐溫(wen)等級，即襯(chen)裏材料應(ying)與介質溫(wen)度相适應(ying)，常用測量(liang)管襯裏材(cai)料🚩建議根(gen)據表1選擇(ze)。

3）被測介質(zhi)壓力。根據(ju)被測工藝(yi)介質的壓(ya)力，結合介(jie)🍉質的設計(ji)❌溫度來确(que)定電磁流(liu)量計傳感(gan)器的過程(cheng)連接法蘭(lan)壓力等級(ji)，常用🔞标準(zhun)壓力等級(ji)有PN40，PN16，PN10，PN6；美國标(biao)準ASMEB1　6.5CLASS　150，CLASS　300。選用電(dian)磁流量計(ji)時還需注(zhu)意壓力等(deng)級與流量(liang)計口徑有(you)關。
4）工藝介(jie)質流量範(fan)圍及工藝(yi)管道的管(guan)徑。根據管(guan)道口🔞徑和(he)介質流速(su)确定電磁(ci)流量計傳(chuan)感器的标(biao)稱口徑。通(tong)常選用與(yu)管📐道相同(tong)或略小的(de)口徑，管道(dao)内平均流(liu)速根據情(qing)況而定，一(yi)般工業輸(shu)水管道爲(wei)經濟流速(su)1.5～3m／S，易黏附沉(chen)積結垢物(wu)質流速宜(yi)爲🔞3～4m／S，礦漿等(deng)磨❄️蝕性強(qiang)的介質流(liu)速宜爲♍2～3m／S，電(dian)磁流量計(ji)液體流速(su)可🧡在1～10m／S選用(yong)［1］。
5）介質狀态(tai)。介質含有(you)固體顆粒(li)對傳感器(qi)内襯及電(dian)極💰有磨蝕(shi)㊙️作用，如果(guo)被測介質(zhi)含有固體(ti)顆粒，襯裏(li)需選用高(gao)耐磨📱性材(cai)料，如陶瓷(ci)或聚氨酯(zhi)橡膠［1］。
6）介質(zhi)的腐蝕性(xing)。由于電極(ji)和襯裏與(yu)介質直接(jie)接觸，電⭕極(ji)和襯🙇‍♀️裏的(de)耐腐蝕特(te)性應與介(jie)質的腐蝕(shi)性相匹配(pei)。
7）工藝管道(dao)材質。根據(ju)安裝電磁(ci)流量計所(suo)在的管道(dao)🐇材質是🐪金(jin)屬還是絕(jue)緣材料，确(que)定是否采(cai)用接地法(fa)蘭。
3.2　環境條(tiao)件
1）根據安(an)裝區域是(shi)否屬于爆(bao)炸危險區(qu)域，确定是(shi)否🌈選擇 防(fang)爆型電磁(ci)流量計 ，并(bing)按照爆炸(zha)危險區域(yu)劃分等級(ji)選擇滿足(zu)儀表所⁉️在(zai)區域防爆(bao)要求的電(dian)磁流量計(ji)。
2）根據電磁(ci)流量計的(de)實際安裝(zhuang)地理位置(zhi)，并按照GB　4208—2008《外(wai)殼防💘護等(deng)級（IP代碼）》或(huo)IEC52９—2001　DeGreSS　0f　Pr0teCtI0n　Pr0VIDeD　byenCL0SUreS（IP　C0De），确定電磁(ci)流量計的(de)類型及防(fang)⭕護等級。若(ruo)儀表安裝(zhuang)在地🌏面以(yi)下，易被水(shui)淹沒，宜選(xuan)用 分體型(xing)電磁流量(liang)計 ，且傳感(gan)器防護等(deng)級應選用(yong)IP68的儀表；若(ruo)儀表安裝(zhuang)在地面🔱以(yi)上，防護等(deng)級可選用(yong)IP65到IP67；同時，對(dui)分體型電(dian)磁流量計(ji)所提供🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電(dian)纜長度應(ying)根據實際(ji)安裝位置(zhi)确定。
3.3　材料(liao)
1）測量管材(cai)料。測量管(guan)材料應爲(wei)非磁性材(cai)料，通常爲(wei)1.4301不鏽鋼或(huo)1.4306／30　4L不🍓鏽鋼。
2）法(fa)蘭。過程連(lian)接法蘭材(cai)料通常爲(wei)A105，F316L（1.4571／316L）。
3）電極材料(liao)。電極材料(liao)應根據被(bei)測介質的(de)成分及金(jin)屬的耐腐(fu)⛹🏻‍♀️蝕性選用(yong)。
4）襯裏材料(liao)。襯裏材料(liao)應根據被(bei)測介質的(de)腐蝕性、磨(mo)損⭐性✌️及介(jie)質的最高(gao)溫度來選(xuan)擇。
5）接地環(huan)（或接地電(dian)極）。接地環(huan)或接地電(dian)極的材質(zhi)應根據介(jie)🈲質的成分(fen)及金屬耐(nai)腐蝕性選(xuan)擇，常用的(de)接地環或(huo)接地電極(ji)材料：316L不鏽(xiu)鋼、哈氏合(he)金、钽。通常(chang)接地電極(ji)的材質與(yu)測量電極(ji)相同。
4　安裝(zhuang)
　　在工程實(shi)際應用中(zhong)，爲了确保(bao)電磁流量(liang)計的正常(chang)運行🔴及測(ce)🌂量♍精度，接(jie)地極的正(zheng)确安裝是(shi)極爲重要(yao)💛的一個環(huan)節。
4.1　接地
　　由(you)于電磁流(liu)量計測量(liang)的是微弱(ruo)電勢，需排(pai)除一切外(wai)界☂️幹擾才(cai)能準确測(ce)量，因而良(liang)好的接地(di)是保障電(dian)磁流量計(ji)穩🔱定工作(zuo)的必要條(tiao)件。通常接(jie)地是通過(guo)接地環或(huo)傳💛感器内(nei)的參考電(dian)極和管路(lu)系統的接(jie)地連接來(lai)實現。
1）當電(dian)磁流量計(ji)安裝在已(yi)接地的金(jin)屬管道上(shang)，通過電磁(ci)流量計變(bian)送器上的(de)接地端子(zi)實現系統(tong)電勢⭐平衡(heng)，即通過截(jie)面積不小(xiao)于6mm2的銅芯(xin)電線連接(jie)至接地端(duan)子上。
2）當電(dian)磁流量計(ji)安裝在未(wei)接地的金(jin)屬管道上(shang)，2個法🚩蘭均(jun)🔞通過截面(mian)積至少爲(wei)6mm2的銅芯電(dian)線與管道(dao)法蘭相連(lian)🥰接，并接地(di)；将變送器(qi)或傳感器(qi)接線盒連(lian)接至接地(di)端子上，實(shi)現系統電(dian)勢平📧衡。
3）當(dang)電磁流量(liang)計安裝在(zai)塑料管道(dao)或帶絕緣(yuan)内襯的管(guan)道上，通過(guo)附加接地(di)環實現系(xi)統電勢平(ping)衡，接地環(huan)通過截面(mian)積♊至少爲(wei)6mm2的🌈銅芯電(dian)線連接至(zhi)接地端子(zi)上。
4.2　直管段(duan)要求
　　爲了(le)保證電磁(ci)流量計的(de)正常運行(hang)，減少測量(liang)誤差，電磁(ci)流量🍓計前(qian)後應符合(he)一定的直(zhi)管段要求(qiu)。根據💃JJG　1033—2007《電磁(ci)流量計核(he)定規🈲程》測(ce)試标準要(yao)求，通常前(qian)直管段應(ying)達到10D，後直(zhi)💃🏻管段應爲(wei)5D；根據實際(ji)經驗，在大(da)部分應用(yong)場合，流量(liang)計前直管(guan)段最少不(bu)小于5D，後直(zhi)管段最少(shao)不小于3D。
4.3　安(an)裝位置
通(tong)常，電磁流(liu)量計設計(ji)時需特别(bie)注意以下(xia)幾點：
1）變送(song)器要選擇(ze)在任何時(shi)候測量導(dao)管内都能(neng)充滿液體(ti)的位置進(jin)行安裝，以(yi)防止由于(yu)測量導管(guan)内沒有液(ye)體而産生(sheng)🤞指針❌不在(zai)☁️零點引起(qi)的錯覺。最(zui)好是⛹🏻‍♀️垂直(zhi)安裝，減少(shao)由于液體(ti)流過👅在電(dian)極上産生(sheng)氣泡而造(zao)成的誤差(cha)。
2）電磁流量(liang)計測量管(guan)中出現氣(qi)體積聚或(huo)有氣泡現(xian)象時☎️，會增(zeng)大測量誤(wu)差，所以要(yao)避免将電(dian)磁流量計(ji)傳感器安(an)裝在管道(dao)的最高點(dian)。
3）電磁流量(liang)計傳感器(qi)不應安裝(zhuang)在泵的入(ru)口側，避免(mian)抽液時🌈形(xing)成負壓損(sun)壞測量管(guan)内襯。
4）盡量(liang)避免安裝(zhuang)在有振動(dong)的地方，若(ruo)不可避免(mian)，應加固💋管(guan)⛹🏻‍♀️路系統和(he)傳感器，當(dang)振動十分(fen)劇烈時，宜(yi)選用🐅分體(ti)式電磁流(liu)量計，将變(bian)送器和傳(chuan)感器分開(kai)安裝。在高(gao)空管道上(shang)，也要盡量(liang)選用 分體(ti)式電磁流(liu)量計 ，将傳(chuan)感器安裝(zhuang)在高空管(guan)道上，将變(bian)送器安裝(zhuang)在地🤞面上(shang)的易💘觀💚察(cha)處，方便巡(xun)查和維修(xiu)。
5）電磁流量(liang)計信号微(wei)弱，在滿量(liang)程時隻有(you)2.5～8.0mV，流量很小(xiao)時🐆，輸出隻(zhi)有幾微伏(fu)。要避免将(jiang)電磁流量(liang)計安裝在(zai)有電磁場(chang)和電磁場(chang)變化劇烈(lie)的地方，如(ru)大型變壓(ya)器、電機等(deng)強電磁設(she)備附近。
6）變(bian)送器和二(er)次儀表必(bi)須使用電(dian)源中的同(tong)一根相線(xian)，否則㊙️會由(you)于檢測信(xin)号和反饋(kui)信号相位(wei)差120°，導緻儀(yi)表不能正(zheng)常工作［3］。
7）對(dui)于含固顆(ke)粒的液體(ti)流量測量(liang)，電磁流量(liang)檢測器宜(yi)垂直安📞裝(zhuang)，并且流體(ti)的流向應(ying)自下而上(shang)。
4.4　選型中需(xu)要注意的(de)問題
　　電磁(ci)流量計的(de)測量管内(nei)襯材料有(you)多種，其中(zhong)耐腐蝕🏒性(xing)🐪能好的是(shi)聚四氟乙(yi)烯，目前的(de)陶瓷内膽(dan)襯裏，此種(zhong)🛀材料既防(fang)腐蝕又耐(nai)磨。電極材(cai)料的選擇(ze)要嚴格按(an)照選型要(yao)求進行，應(ying)以滿足需(xu)要爲原則(ze)，不盲目選(xuan)擇貴金屬(shu)。在化工生(sheng)産中鉑是(shi)一種💜性能(neng)很好的催(cui)化劑，某些(xie)介質在一(yi)定的條件(jian)下與鉑接(jie)觸後🏃‍♀️易發(fa)生化學反(fan)應，鉑電極(ji)的電磁流(liu)量計在測(ce)量雙氧水(shui)時，會在電(dian)極表面生(sheng)成氣霧，流(liu)♉量爲零時(shi)，輸出也會(hui)波動［4］。
　　由于(yu)腐蝕性介(jie)質的種類(lei)多種多樣(yang)，提供腐蝕(shi)性介質給(gei)🐕制造廠商(shang)進行研究(jiu)，由制造廠(chang)商提供試(shi)用材料，在(zai)規定♊的條(tiao)🐪件上挂片(pian)試驗樣機(ji)。
5　應用案例(li)分析
5.1　在循(xun)環冷卻水(shui)站及尿素(su)裝置中的(de)應用
　　某項(xiang)目的循環(huan)冷卻水站(zhan)及尿素裝(zhuang)置液體流(liu)量測量點(dian)的💃🏻特🏃‍♂️點：循(xun)環冷卻水(shui)站的工藝(yi)管徑大、壓(ya)力低、水中(zhong)含有氯化(hua)物等腐蝕(shi)性介質，而(er)且工藝管(guan)道敷設在(zai)地面以下(xia)；尿素裝置(zhi)流量測量(liang)介質有熔(rong)融尿素、甲(jia)氨溶液等(deng)，具有腐蝕(shi)性強💯、易結(jie)晶的特點(dian)。同時要求(qiu)儀表測量(liang)精度優于(yu)±0.5％。鑒于上述(shu)工況特點(dian)及要求，選(xuan)用電磁流(liu)量計，表2爲(wei)該項目工(gong)況條件及(ji)電磁✏️流量(liang)計的性能(neng)指标。其中(zhong)⛷️，循環冷卻(que)水站的電(dian)磁流量計(ji)選用分體(ti)型，檢測器(qi)的防護等(deng)級爲IP68，信号(hao)轉換器的(de)防護等級(ji)爲IP67；尿素裝(zhuang)置所用電(dian)磁流量計(ji)的防🌈護等(deng)級爲IP67，儀表(biao)運行至今(jin)效果良好(hao)。

5.2　在乙烯堿(jian)洗塔系統(tong)中的應用(yong)
　　乙烯堿洗(xi)塔系統中(zhong)采用20％質量(liang)分數的離(li)子堿注入(ru)塔内，與塔(ta)♋内的洗滌(di)水液混合(he)形成三段(duan)不同質量(liang)🐆分數的堿(jian)液，對裂解(jie)氣壓🍉縮機(ji)Ⅲ段出來的(de)裂解氣進(jin)行洗滌，從(cong)而脫除乙(yi)烯裂解氣(qi)💰中的H2S和C02等(deng)雜質，經過(guo)三段洗滌(di)後，在最後(hou)🌈一段雜質(zhi)生成碳酸(suan)氫鈉後排(pai)♍出塔。洗滌(di)後的裂解(jie)氣進入壓(ya)縮機的高(gao)壓段繼續(xu)壓縮并進(jin)入後系統(tong)進一步分(fen)🎯離處理。
　　由(you)于離子堿(jian)具有較強(qiang)的腐蝕性(xing)，測量難度(du)大。原設計(ji)采用 差壓(ya)變送器 測(ce)量方案，在(zai)使用過程(cheng)中因引壓(ya)管和三閥(fa)組内的🏃🏻‍♂️物(wu)料結晶頻(pin)繁，無法正(zheng)常工作。經(jing)過多方評(ping)估，最後選(xuan)擇了德🧡國(guo)Khr0ne公司的鉑(bo)金🌈電極的(de)電磁流量(liang)計，該流🏒量(liang)計具有強(qiang)抗腐蝕的(de)鉑金電極(ji)和PTFE内襯，剛(gang)開始儀🚶‍♀️表(biao)指示正常(chang)，但不久均(jun)失靈，經🌈多(duo)方面查找(zhao)原因，系内(nei)襯損壞導(dao)緻電極被(bei)腐蝕損壞(huai)，儀表無法(fa)工作。經過(guo)多方調研(yan)和🥰交流，在(zai)再次改造(zao)中選擇了(le)橫河電㊙️機(ji)公司的電(dian)容式無電(dian)極電磁、配(pei)置陶瓷内(nei)膽的電磁(ci)流量計，該(gai)流量計以(yi)外壁作爲(wei)測量電極(ji)，配以内部(bu)陶瓷内膽(dan)，具有極高(gao)的耐磨📧性(xing)和防腐蝕(shi)性能，徹🌈底(di)改變了原(yuan)有電磁流(liu)量計配備(bei)專用電極(ji)的局限性(xing)，很好地解(jie)決了該工(gong)況中🚩的測(ce)量問題。
6　結(jie)束語
　　綜上(shang)所述，電磁(ci)流量計因(yin)其獨特的(de)優點，在石(shi)化、化工等(deng)行業得到(dao)廣泛應用(yong)。用戶在選(xuan)用電磁流(liu)量計時應(ying)充分掌握(wo)測量🌈工況(kuang)💰的各項條(tiao)件及其安(an)裝要求，了(le)解電磁流(liu)♍量計安裝(zhuang)所處的環(huan)境🌂條件，以(yi)确保正确(que)地選用電(dian)磁流量計(ji)，提高測量(liang)儀表的準(zhun)确和💚穩定(ding)性。

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