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电磁流量计在钢厂工业水计量中的应用
 

摘 要：流动物体的准确测量一直是个难题，特别在钢铁行业。钢铁厂由于在生产中产生粉尘多，振动剧烈和高温、潮湿等原因，仪表工作环境较差，要保证测量数据的长期准确可靠难度更大。而现在，企业管理考核对数据准确性的要求越来越高。形势逼迫我们必须提高工作质量，拿出符合考核要求的数据产品。对于流体的测量现在已经有品种繁多的各种测量原理的流量仪表。经过多年安装、使用和维护实践，本人认为电磁流量计用于钢厂工业用水的计量效果较理想。现将其总结，供大家参考。

关键字：工业水计量 电磁流量计 运行和维护

一 电磁流量计的工作原理和组成结构
 

    应用法拉第电磁感应定律做为测量原理的电磁流量计，是目前工业中测量导电液体流量的常用仪表。它的应用很广，可以测量各种腐蚀性介质以及带有悬浮颗粒的浆液。其工作原理如图（一）所示：

图（一） 电磁流量计原理图

    设在均匀磁场中，垂直于磁场方向有一个直径为D的管道。管道由不导磁的材料制成管道内表面衬挂绝缘衬里。当导电的液体在导管中流动时，则导电液体切割磁力线，于是在和磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电势，如安装一对电极，则电极间产生和流速成比例的电势差。

    E＝BDυ＊10^-8伏

    其中：E——感应电势（伏）；

    B——磁感应强度（高斯）；

    D——管道内径（厘米）；

    υ——液体在管道中的平均速度（厘米/秒）

    实际使用中的电磁流量计，都是采用交变磁场工作，此时

    B＝B_max＊sim^ωt

    E＝B_max*sim^ωt^*D＊υ＊10^-8

    ＝（4Q/Dπ）＊10^-8＊B_max＊sim^ωt＝KQ

    其中K＝4＊10^-8＊B_max＊sim^ωt/πD

    流量Q＝πDE＊10⁸/4B_max*sim^ωt即感应电势E和流量Q成正比。

    对于一台仪表来说，磁感应强度是已知的，并且基本不变。所以，只要设法测出E，则流量Q就知道了。

    二 电磁流量计的安装

    1.电磁流量计的安装位置可以自己根据需要选择。并且其传感器可以倾斜或者垂直安装。但是，不管采用何种形式的安装，都要注意二个电极的轴线必须大致在水平方向上。如（图二）所示。

图（二）

    2.还要注意电磁流量计的传感器要安装在能保证测量管中充满被测介质，不能有非满管或有气泡聚集在测量管内的现象。所以不要把传感器安装在管道的zui高处，而要安装在较低的向上倾斜的管道上。在垂直管道上安装时，不要安装在液体流向自上而下，而要安装在自下而上的管道上。不可将传感器安装在水泵的入口处，因为此处很容易形成真空，影响计量效果。

    3.安装传感器时要注意传感器上箭头的方向，是指液体流动的方向。

    4.虽然电磁流量计的传感器对震动不很敏感，但如果安装在震动较强的地方时，需要在安装传感器的管道二侧加支撑。

    5.如果被测介质是严重污浊液体或容易在管道结垢的液体，可以在安装传感器的测量管上加一个旁通管，以便于拆卸清洗。如（图三）所示。

图（三）

    对于DN≥350的管道，如果增加旁通管成本较高，也可以采用刮式电极的传感器，当需要清理传感器电极上的污物时，可以打开外壳盖板，旋转几圈旋钮就可以了。也可以采用可拆卸电极式的传感器，拆卸电极时，可带压进行，不影响工艺设备的运行。但是，以上二种只是清洗传感器的电极，如果传感器的测量管道被严重污染结垢，还是需要将传感器拆下清洗。

    6.在电磁流量计传感器安装的要求上，对直管段长度的要求一般在传感器上游侧不小于10个D（D为管道的直径），在下游侧不小于2D。但在实际的安装中，由于我们公司地处山区，受地理环境的制约，特别是大口径管道，要满足上游侧10个D较困难，根据我们的实践，上游侧一般能保证5个D计量效果也不错。

    7.对转换器的安装，一般安装在室内，不要直接暴露在阳光下就可以了。

    8.电磁流量计接地环的安装，针对工艺管道的内表面没有绝缘涂层、有绝缘涂层和具有阴极保护的三种不同的管道，要采用三种不同的安装方式。

    三 电磁流量计的运行和维护

    电磁流量计在运行中出现的故障是指流量计经调试并正常运行一段时间后出现的故障。常见的运行期故障一般由流量传感器内壁有附着层、雷电打击、运行环境条件变化以及系统零位改变等因素引起的。

    1.传感器内壁附着层

    如果测量的介质是脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层，则电极回路将出现断路，仪表不能正常工作；若附着层电导率显著高于流体电导率，则电极回路将出现短路，仪表也不能正常工作。所以，应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。

    2.雷电打击

    雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线、励磁线圈或传感器与转换器之间的流量信号线等途经引入，尤其是从控制室电源线引入的占绝大部分。

    3.环境条件变化

    在调试期间由于环境条件尚好（例如没有干扰源），流量计工作正常，此时往往容易疏忽安装条件（例如接地并不怎么良好）。在这种情况下，一旦环境条件变化，运行期间出现新的干扰源（如在附近管道上进行电焊，附近安装了大型变压器等），就会干扰仪表的正常工作，输出信号就会出现波动。

    4.系统的零点变化

    正常运行情况下，电磁流量计的系统零点随着系统的长期运行而使元器件老化、励磁线圈绝缘强度降低、测量电极极化与污染、系统接地电阻（电位）增加等因素均会造成系统零点的变化与漂移。所以，要定期检查流量计的系统零点，进行调整和维护。电磁流量计的系统零点在传感器充满介质且不流动时出现。此时可对系统进行零位调整。

    四 结束语

    在工业水计量中，我们以前使用过标准孔板、阿牛巴流量计以及超声波流量计，通过比较电磁流量计较适合在钢铁厂用于工业水的计量，因为它有很多特点：1、精度较高，完满足生产工艺的要求；2、冬天无需考虑防冻保暖的问题；3、节约能源，几乎没有压力损失4、性能较稳定，维护量很小。在实际使用中效果较理想。