0引言
流量計是計量科學技術的重要組成部分。流量計廣泛應用于國防建設、工農業生產.科學研究對外貿易以及人民生活等各個領域。在工業生產中，液體、氣體.蒸汽等介質流量的測量和調節十分重要。流量計量的正確與否對工業生產意義重大,隨著科技不斷的發展,在工業的應用上流量測量的正確率已經成為保障安全運行的重要因素"。文章著重對電磁流量計的工作原理應用進行闡述,對電磁流量計在工業上如何合理的選用以及對電磁流量計的應用心得和經驗進行了總結。
1流量計的種類
(1)按測量原理分類:力學原理.電學原理熱學原理、光學原理、聲學原理、原子物理學原理等。(2)按測量結構原理分類:容積式流量計.壓差式流量計.浮子流量計、渦輪流量計.電磁流量計.渦街流量計.質量流量計等。
2電磁流量計的歷史
電磁流量計是采用法拉第電磁感應定律原理制作而成的一種可以測量導電液體體積流量的儀表設備。20世紀50年代初電磁流量計實現了產業化應用，70年代后期低頻矩形波勵磁替換了早期應用的工頻交流勵磁方式,得到更為廣泛的應用。近年來,電磁流量計的應用更為廣泛，給排水工程,固液兩相等難測流體或要求較高的場，如:造紙產業紙漿液、有色冶金業的礦漿.選煤廠的煤漿.化學產業的強侵蝕液以及鋼鐵產業高爐冷卻水控制和監控，醫藥產業、食物產業、生物工程等有衛生要求的場所均有較好的應用。
3電磁流量計的基本原理
測量原理是基于法拉第電磁感應定律。即;導電液體在磁場中作切割磁力線運動時,導體中產生感應電動勢,其感應電勢E為:
E=KBVD(1)
式中:K為儀表常數;B為磁感應強度;V為測量管截面內的平均流速;D為測量管的內徑。
在電磁流量計測量流量時,流體流過垂直于流動方向時產生磁場,導電性液體的流動感應出一個與平均流速(亦即體積流量)成正比的電壓,其感應電壓信號通過兩個與液體直接接觸的電極檢出，并通過專用信號電纜傳送至信號放大器,最終轉換成統一的輸出信號。
4電磁流量計的優勢
(1)測量不受流體密度.黏度.溫度、壓力等工況條件的影響;(2)測量管內任何無節流元件,所以介質流過時，不會造成壓損，直管段要求與其他形式流量計相比相對較低;(3)具有良好的耐腐蝕和耐磨損特性:(4)功耗相對其他形式的流量計相對較低.零點穩定.精度較高;(5)多種安裝形式可以便于用戶進行選擇,例如:一體式.分體式.掛墻式等;(6)流量計可以雙向測量,可顯示正、反向流量,并具有多種輸出選擇,如:電流、脈沖、數字通訊、HART等。
5電磁流量計的劣勢
(1)無法測量氣體.蒸汽以及含有大量氣體的介質:(2)基本無法測量電導率很低或者不導電的液體介質;(3)會受到周圍強磁場的影響。
6電磁流量計的選用
6.1電極
一般情況下測量介質不結晶、不沾污電極的介質可選用標準電極;如測量介質含有腐蝕性，應根據被測介質的腐蝕特性進行選擇，如介質混雜建議進行掛片測試以防盲目選擇材質帶來不必要的經濟損失及安全風險。
舉例如下:工業上的用水、原水、下水、污水、稀酸、稀堿等弱腐蝕性酸、堿.鹽,建議選用316L材質;海水、鹽水、弱酸.弱堿建議選用哈式合金材質;沸點的鹽酸.硝酸、硫酸強腐蝕性建議選用鉭材質。
6.2襯里
應根據被測介質的腐蝕性,介質磨損特性及介質運行溫度范圍進行選擇。例如:.-40~180℃,酸堿等強腐蝕性介質,衛生類介質建議選用PTFE材質。-5~80℃,一般的水、污水泥漿礦漿,建議選用氯丁橡膠材質。
6.3防護等級的要求
根據國標GB4208--2017與國際電工委員會IEC標準(IEC529--76)關于外殼防護等級為:IPXX,第一位代表的是防塵等級,考慮到工業生產中惡劣的環境與不定因素，我們在工業使用中基本選擇的都是IP6X,6數字代表完全防止外物及灰塵。所以基本在防護等級上選擇IP65\IP66\IP67\IP68,在工業中我們基本選擇IP67和IP68的較多，7數字代表在深達1m的水中防30min的浸泡影響，8代表在深度超過1m的水中防持續浸泡影響。
6.4接地環
普通接地環，保護接地環,用于保護PTFE翻邊不受損傷及帶頸接地環,適用于磨損性介質,保護端部襯里,延長傳感器壽命(建議與儀表--起訂貨和標定,否則可能影響精度),接地環材質:不銹鋼、哈氏合金、鉭等。
6.5安裝方式
一體式、分體式或者掛墻式。
6.6電極形式
標準型或刮刀型。
6.7電源選擇
220VAC或24VDC。
6.8防爆等級
AEPSIATEX等。
7電磁流量計選用及應用的經驗
當電磁流量計到貨之后,務必第一時間安排人員對其組織進行驗收,其中到貨檢查有幾點需格外注意。銘牌的檢查務必確認其參數是否齊全,參數與設計規格書及計算書規格--致,其中參數一般包括但不限于:產品制造廠名稱、產品規格型號、出廠編號.公稱通徑、流量范圍.精度等級.流量計特性系數.防爆等級、防護等級、制造年月等參數。外觀檢查時需要注意不得出現毛刺、刻痕.裂紋.銹蝕.霉斑.涂層不允許有起皮.剝落的現象。
法蘭密封面無任何損傷。如果條件允許可以用754連接變送器檢查設置參數確保與設計規格書及計算規格書參數-致,另務必注意K系數是否與銘牌--致,生產日期是否與銘牌一致，以防出現返修的產品。隨機合格證書及檢定或標定證書是否齊全且合格,隨機備件是否齊全且合格。供電電壓是否與設計規格書或計算書保持一致。變送器及傳感器蓋是否蓋緊,孔洞是否封堵合格,傳感器及變送器專用電纜是否提供，且無任何損傷。如檢查發現任何問題,務必在第一時間將驗收情況反饋給商務部門,要求其盡快答復,避免因為處理或者更換時間過長影響現場的安裝及施工。
(1)電極的材質選用并不是絕對的，當選型時除了考慮設計的介質外，也要充分考慮是否存在其他介質的可能，是否存在介質發生改變或者濃度發生改變的情況,評估后再做選擇,避免造成設備損壞的風險。我們在選用時經常會忽略可能存在的介質,這導致后期投用介質后很快就無法正常使用,二次選型來解決投人的成本也會更高,而且更重要的還面臨著工藝是否具備隔離的條件,此問題會給貿易計量或成本核算帶來巨大困難。解決辦法:在項目詳細設計階段時,首先工藝介質要由設計院工藝專業和有生產運行經驗的業主共同確認后再反饋給儀表專業進行選型確認，尤其明確濃度范圍，這是材質選擇的關鍵部分，同時也要充分考慮材質的投資成本。
(2)襯里材質的選擇,很多會忽略掉耐磨性,一般在設計規格書中并不會明確支持介質的特性,盲目地選用材質會大大縮短電磁流量計的使用壽命。解決辦法:除正常的原水、循環水、酸.堿等以外的介質,需要格外注意，如設計院未明確,且自己不了解介質特性時需格外注意。需向設計院和有生產運行經驗的業主咨詢，之后再進行選型。同時也要充分考慮材質的投資成本,襯里材質不同會導致不同電磁流量計的價格偏差很大。
(3)防護等級的應用經過多年應用建議,戶外露天的選擇最好為IP67,液下使用或者閥井內的選擇最好為IP68,特別提示有很多閥門]井內設計防護等級是IP67,但在應用時發現流量計安裝位置頻繁出現閥門井內滲漏，或者下雨存積井內導致電磁流量計傳感器長期處于水下,這導致儀表元件的損壞危害性最大。
(4)接地環的選擇,很多工廠”為了便于安裝也為了節約成本基本不選擇配備接地環,自己安排施工單位在法蘭面焊接兩處螺釘,供連接等電勢線使用。此方案也可接受,但務必注意焊接時對襯里的保護，高溫會導致襯里的破壞，如局部處理破壞會導致在介質投用后無法正常使用,有腐蝕的介質也會很快將襯里損壞后面的殼體穿孔，存在安全風險。另焊接螺釘處,需注意防腐措施，我們會經常發現現場電磁流量計的迅速腐蝕都源自于焊接螺釘，基本都是焊接后破壞了原防腐涂層，施工后又不進行防腐導致，尤其是在存在酸霧區域更為明顯。如果工藝管道是絕緣材質,那么建議要配備接地環。信號源參考零電位,使被測介質與大地相連通抗外界干擾。接地點離傳感器越近越好,絕不能與其他設備接地點相連接,要求接地電阻≤100.接地要求電磁流量計變送器外殼.屏蔽線、測量導管及變送器兩端的管道都要接地且單獨設置接地點,絕不能接在電機電氣等公用地線或上下水管道上;轉換器部分已通過電纜線接地,無須再行接地，以免因電位不同而引入干擾。
(5)安裝方式可以根據需求自行選擇,如沒有特殊要求,建議選擇分體式，根據使用經驗,雖然分體式增加了接線的環節以及安裝分體式變送器的工作量。但對于后期維護來講十分便利,因為在應用中有一些一體式的電磁流量計安裝位置對維護工作不便利,可能面臨需要搭設腳手架或者進人受限空間作業,這不但增加了維修工時,也增加了作業的風險,同時對于操作人員現場巡檢時,可以隨時觀察到現場的電磁流量計指示。當然如果工廠具有PRM管理系統，無論哪種安裝方式都可以。
(6)電極形式一般建議選擇廠家的標準形式，對于污泥的工況有些設計院會設計帶有掛刀功能的形式,所謂刮刀電極就是可以在工藝正常運行時可以手.動機械清理附著于電極表面的沾污物。目前也有一些廠家可以生產在工藝運行的條件下將電極拆卸安裝的功能,這兩種功能在某些情況會有一定的作用,但是對于維護來講,因為增加了附件也就是增加了維修的環節和精密封點,同時帶來的就是故障率的增加，某些方面增加了維修的成本。
(7)供電選擇根據設計院的要求執行即可,但仍然建議可以在詳設階段能夠確認電纜的路由距離,如果距離過長將導致電壓衰減,電磁流量計無法正常使用,這也是我們在新建項目中常見的一種情況。
(8)防爆級別和要求根據設計院提供的防爆區域等級要求選型即可。
(9)現場施工單位的安裝不滿足電磁流量計的要求,此問題大多存在于新建工廠和改擴建裝置,施工單位基本都是按圖施工，施工后電磁流量計投用,介質因為不滿管的情況導致無法正常使用。此問題一直困擾用戶,導致后期需要調整電磁流量計位置或者變更管線走向既增大了施工量，也帶來了不必要的損失。
解決辦法:在基礎設計時需要明確提出電磁流量計直管段要求及滿管要求，在現場施工安裝時需儀表專業人員及有生產運行經驗的業主共同確認是否保證滿管,如確認無法滿足申請設計變更進行管線的調整。在PID圖審查時我們需對幾點格外關注,安裝要在控制閥門前，在泵的后面進行安裝。另注意電磁流量計的直管段要求,一般是以電極為起點,以前有很多施工人員一直是以法蘭進行計算是一種誤解。如果具備條件建議垂直安裝,使介質自下而上流經儀表。如不能垂直安裝,水平安裝也可以,但要保證兩電極在同一水平面上。當被測介質中固體顆粒多時,應乘直安裝使襯里不受磨揭(水平安裝會造成局部磨損).流量計安.裝使用時,不能在負壓的情況下使用。因為變送器的襯里容易剝落,所以流量計只能在正壓的工藝管線上安裝使用。
(10)在施工安裝電磁流量計時我們會常見到在緊固法蘭連接的螺檢時造成襯里的翻邊位置損壞,日后會很容易的導致泄漏或腐蝕，這就要求我們在安裝電磁流量計時,襯里的翻邊會在受到壓力作用下變形，安裝時務必要將螺檢均勻的擰緊，如果有條件建議使用扭矩扳手進行安裝。
(11)在介質投用后即使流量指標穩定，也建議現場對電磁流量計的振動情況進行檢查,如果在這種工況下長時間運行會導致后續帶來的危害，例如:電氣.元件的損傷.接線端子的松動.法蘭的泄漏等。
8結語
綜上所述,工業上合理地選用電磁流量計且保證長期可靠的應用關鍵的核心在于確認好設計工況參數,這樣才能保證在電磁流量計選型時是正確可靠的,到貨后嚴格執行驗收標準,安裝及施工注意事項嚴格按照廠家指導要求進行,相信電磁流量計在日后長時間的工業應用中會展現出正確且可靠的特性。
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