電磁流量計

6.2精度等級和(hé)功能 市場(chǎng)上通(tōng)用(yòng)型EMF的(de)性能有較大(dà)差别，有些精度高(gāo)、功能多(duō)，有些精度低、功能簡單。精度高(gāo)的(de)儀表基本誤差爲（±0.5%～±1%）R，精度低的(de)儀表則爲（±1.5%～±2.5%）FS，兩者價格相差1～2倍。因此測量精度要求不很高(gāo)的(de)場(chǎng)所（例如非貿易核算(suàn)僅以控制爲目的(de)，隻要求高(gāo)可(kě)靠性和(hé)優良重複性的(de)場(chǎng)所）選用(yòng)高(gāo)精度儀表在經濟上是不合算(suàn)的(de)。 有些型号儀表聲稱有更高(gāo)的(de)精确度，基本誤差僅（±0.2%～±0.3%）R，但有嚴格的(de)安裝要求和(hé)參比條件，例如環境溫度20～22℃，前後置直管段長(cháng)度要求分(fēn)别大(dà)于10D,3D（通(tōng)常爲5D,2D）甚至提出流量傳感器要與前後置直管組成一體在流量标準裝置上作實流校準，以減少夾裝不善的(de)影(yǐng)響。因此在多(duō)種型号選擇比較時(shí)不要單純隻看高(gāo)指标，要詳細閱讀制造廠樣本或說明(míng)書(shū)做(zuò)綜合分(fēn)析。 市場(chǎng)上EMF的(de)功能差别也(yě)很大(dà)，簡單的(de)就隻是測量單向流量，隻輸出模拟信号帶動後位儀表；多(duō)功能儀表有測雙向流、量程切換、上下(xià)限流量報警、空管和(hé)電源切斷報警、小信号切除、流量顯示和(hé)總量計算(suàn)、自動核對(duì)和(hé)故障自診斷、與上位機通(tōng)信和(hé)運動組态等。有些型号儀表的(de)串行數字通(tōng)信功能可(kě)選多(duō)種通(tōng)信接口和(hé)專用(yòng)芯片（ASIC），以連接HART協議(yì)系統、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現場(chǎng)總線等。 6.3流速、滿度流量、範圍度和(hé)口徑 選定儀表口徑不一定與管徑相同，應視流量而定。流程工業輸送水(shuǐ)等粘度不同的(de)液體，管道流速一般是經濟流速1.5～3m/s。EMF用(yòng)在這(zhè)樣的(de)管道上，傳感器口徑與管徑相同即可(kě)。 EMF滿度流量時(shí)液體流速可(kě)在1～10m/s範圍内選用(yòng)，範圍是比較寬的(de)。上限流速在原理(lǐ)上是不受限制的(de)，然而通(tōng)常建議(yì)不超過5m/s，除非襯裏材料能承受液流沖刷，實際應用(yòng)很少超過7m/s，超過10m/s則更爲罕見。滿度流量的(de)流速下(xià)限一般爲1m/s，有些型号儀表則爲0.5m/s。有些新建工程運行初期流量偏低或在流速偏低的(de)管系，從測量精度角度考慮，儀表口徑應改用(yòng)小于管徑，以異徑管連接之。 用(yòng)于有易粘附、沉積、結垢等物(wù)質的(de)流體，選用(yòng)流速不低于2m/s，最好提高(gāo)到3～4m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用(yòng)。用(yòng)于礦漿等磨耗性強的(de)流體，常用(yòng)流速應低于2～3m/s ，以降低對(duì)襯裏和(hé)電極的(de)磨損。 在測量接近阈值的(de)低電導液體，盡可(kě)能選定較低流速（小于0.5～1m/s），因流速提高(gāo)流動噪聲會增加，而出現輸出晃動現象。 EMF的(de)範圍度是比較大(dà)的(de)，通(tōng)常不低于20，帶有量程自動切換功能的(de)儀表，可(kě)超過50～100。 國内可(kě)以提供的(de)定型産品的(de)口徑從10mm到3000mm，随然實際應用(yòng)還(hái)是以中小口徑居多(duō)，但與大(dà)部分(fēn)其他(tā)原理(lǐ)流量儀表（如容積式、渦輪式、渦街(jiē)式或科裏奧利質量式等）相比，大(dà)口徑儀表占有較大(dà)比重。某企業近萬台儀表中，50mm以下(xià)小口徑、65～250mm中口徑、300～900mm大(dà)口徑、1000mm以上超大(dà)口徑分(fēn)别占37%、45%、15%和(hé)3%。 6.4液體電導率 使用(yòng)EMF的(de)前提是被測液體必須是導電的(de)，不能低于阈值（即下(xià)限值）。電導率低于阈值會産生測量誤差直至不能使用(yòng)，超過阈值即使變化(huà)也(yě)可(kě)以測量，示值誤差變化(huà)不大(dà)，通(tōng)用(yòng)型EMF的(de)阈值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型号而異。使用(yòng)時(shí)還(hái)取決于傳感器和(hé)轉換器間流量信号線長(cháng)度及其分(fēn)布電容，制造廠使用(yòng)說明(míng)書(shū)中通(tōng)常規定電導率相對(duì)應的(de)信号線長(cháng)度。非接觸電容耦合大(dà)面積電極的(de)儀表則可(kě)測電導率低至5×10-8S/cm的(de)液體。 工業用(yòng)水(shuǐ)及其水(shuǐ)溶液的(de)電導率大(dà)于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的(de)電導率在10-4～10-1S/cm之間，使用(yòng)不存在問題，低度蒸餾水(shuǐ)爲10-5S/cm也(yě)不存在問題。石油制品和(hé)有機溶劑電導率過低就不能使用(yòng)。表1列出若幹液體的(de)電導率。從資料上查到有些純液或水(shuǐ)溶液電導率較低，認爲不能使用(yòng)，然而實際工作中會遇到因含有雜(zá)質而能使用(yòng)的(de)實例，這(zhè)類雜(zá)質對(duì)增加電導率有利。對(duì)于水(shuǐ)溶液，資料中的(de)電導率是用(yòng)純水(shuǐ)配比在實驗室測得(de)的(de)，實際使用(yòng)的(de)水(shuǐ)溶液可(kě)能用(yòng)工業用(yòng)水(shuǐ)配比，電導率将比查得(de)的(de)要高(gāo)，也(yě)有利于流量測量。 表1 若幹液體在20℃時(shí)的(de)電導率 液體名稱 電導率 液體名稱 電導率 液體名稱 電導率 石油 （3～5）×10-13 丙酮 （2～6）×10-8 純水(shuǐ)，高(gāo)度蒸餾水(shuǐ)4×10-8 苯 7.6×10-8 液氨 1.3×10-7 甲醇 (4.4～7.2)×10-7 飲用(yòng)水(shuǐ) ≈10-4 海水(shuǐ) ≈4×10-2 硫酸（5%～99.4%）（2.1×10-1）～（8.5×10-3） 氨水(shuǐ)（4%～30%） （1×10-3）～（2×10-4） 氫氧化(huà)鈉（4%～50%）（1.6×10-1）～（8×10-2） 食鹽水(shuǐ)（2.5%） 2×10-1 根據使用(yòng)經驗，實際應用(yòng)的(de)液體電導率最好要比儀表制造廠規定的(de)阈值至少大(dà)一個(gè)數量級。因爲制造廠儀表規範規定的(de)下(xià)限值是在各種使用(yòng)條件較好狀态下(xià)可(kě)測量的(de)最低值。是受到一些使用(yòng)條件限制，如電導率均勻性、連接信号線、外界噪聲等，否則會出現輸出晃動現象等。我們就多(duō)次遇到測量低度蒸餾水(shuǐ)或去離子水(shuǐ)，其電導率接近阈值5×10-6S/cm，使用(yòng)時(shí)出現輸出晃動。 6.5液體中含有混入物(wù) 混入成泡狀流的(de)微小氣泡仍可(kě)正常工作，但測得(de)的(de)是含氣泡體積的(de)混合體積流量；如氣體含量增加到形成彈（塊）狀流，因電極可(kě)能被氣體蓋住使電路瞬時(shí)斷開，出現輸出晃動甚至不能正常工作。 含有非鐵磁性顆粒或纖維的(de)固液雙相流體同樣可(kě)測得(de)二相的(de)體積流量。固體含量較高(gāo)的(de)流體，如鑽井泥漿、鑽探固井水(shuǐ)泥漿、紙漿等實際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動，兩者之間有滑動，速度上有差别，單相液體校驗的(de)儀表用(yòng)于固液雙相流體會産生附加誤差。雖然還(hái)未見到EMF應用(yòng)于固液雙相流體中固形物(wù)影(yǐng)響的(de)系統實驗報告，但國外有報告稱固形物(wù)含量有14%時(shí)誤差在3%範圍以内；我國黃(huáng)河(hé)水(shuǐ)利委員(yuán)會水(shuǐ)利科學研究所的(de)實驗報告稱，測量高(gāo)沙含量水(shuǐ)的(de)流量，含沙量體積比17%～40%（沙中值粒徑0.35mm），儀表測量誤差小于3%。 在漿液内有較大(dà)顆粒擦過電極表面，在頻(pín)率較低的(de)矩形激磁的(de)EMF中會産生尖峰狀漿液噪聲，使流量信号不穩，就要選用(yòng)較高(gāo)頻(pín)率的(de)儀表或有較強抑制漿液噪聲能力的(de)儀表，也(yě)可(kě)選用(yòng)市電交流激磁的(de)儀表或雙頻(pín)激磁的(de)儀表。 含有鐵磁性物(wù)質的(de)流體對(duì)通(tōng)常的(de)EMF，因測量管内磁導率受鐵磁體的(de)不同含量而變化(huà)，會産生測量誤差。但在磁路中置有磁通(tōng)檢測線圈補償的(de)EMF，可(kě)減小混入鐵磁體的(de)影(yǐng)響。上海光(guāng)華儀表廠在交流激磁儀表的(de)實驗報告中稱，水(shuǐ)中含有液固重量比約4：1，顆粒度≤0.15mm鐵精礦石的(de)礦漿，以80mm口徑儀表作清水(shuǐ)和(hé)漿液對(duì)比流量試驗，通(tōng)常的(de)儀表示值變化(huà)7%～10%，裝有磁通(tōng)檢測線圈的(de)儀表，示值誤差在±2%FS以内。 對(duì)含有礦石顆粒的(de)礦漿應用(yòng)，應注意對(duì)傳感器襯裏的(de)磨損程度，測量管内徑擴大(dà)會産生附加誤差。這(zhè)種場(chǎng)合應選用(yòng)耐磨性較好的(de)陶瓷襯裏或聚氨酯橡膠襯裏，同時(shí)建議(yì)傳感器安裝在垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水(shuǐ)平安裝下(xià)半部局部磨損嚴重的(de)缺點。也(yě)可(kě)以在傳感器進口端加裝噴嘴形護套，相對(duì)延長(cháng)使用(yòng)期。 6.6 附著(zhe)和(hé)沉澱 測量易在管壁附著(zhe)和(hé)沉澱物(wù)質的(de)流體時(shí)，若附著(zhe)的(de)是比液體電導率高(gāo)的(de)導電物(wù)質，信号電勢将被短路而不能工作，若是非導電層則首先應注意電極的(de)污染，譬如選用(yòng)不易附著(zhe)尖形或半球形突出電極、可(kě)更換式電極、刮刀(dāo)式清垢電極等。刮刀(dāo)式電極可(kě)在傳感器外定期手動刮出沉垢。國外産品曾有電極上裝超聲波換能器，以清除表面垢層，但現已少見。也(yě)有暫時(shí)斷開測量電路，在電極簡短時(shí)間内流過低壓大(dà)電流，焚燒清除附著(zhe)油脂類附著(zhe)層。易産生附著(zhe)的(de)場(chǎng)所可(kě)提高(gāo)流速以達到自清掃的(de)目的(de)，還(hái)可(kě)以采取較方便的(de)易清洗的(de)管道連接，可(kě)不拆卸清洗傳感器。 非接觸型電極 EMF附著(zhe)非導電膜層，儀表仍能工作，但若爲高(gāo)導電層則同樣不能工作。 6.7 與流體接觸零部件材料的(de)選擇 與流體接觸的(de)傳感器零部件有襯裏（或絕緣材料制成的(de)測量管）、電極、接地環和(hé)密封墊片，其材料的(de)耐腐蝕性、耐磨耗性和(hé)使用(yòng)溫度上限等影(yǐng)響儀表對(duì)流體的(de)适應性。由于零部件少，形狀簡單，材料選擇靈活，電磁流量傳感器對(duì)流體的(de)适應性強。 （1） 襯裏材料（或直接與介質接觸的(de)測量管） 常用(yòng)襯裏材料有氟塑料、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和(hé)陶瓷等。近年有采用(yòng)高(gāo)純氧化(huà)鋁999.7%AI2O3)陶瓷制成襯裏的(de)，但隻限中小口徑傳感器。 氯丁橡膠和(hé)玻璃鋼用(yòng)于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，如工業用(yòng)水(shuǐ)、廢污水(shuǐ)及弱酸堿，價格最爲低廉。氟塑料具有優良的(de)耐化(huà)學腐蝕性，但耐磨性差，不能用(yòng)于測量礦漿液。氟塑料中最早應用(yòng)的(de)是聚四氟乙烯，因與測量管間僅靠壓貼，無粘結力，不能用(yòng)于負壓管道，後開發各種改性品種，實現注塑成形，與測量管有較強結合力，可(kě)用(yòng)于負壓， 聚氨酯橡膠有極好的(de)耐磨耗性，但耐酸堿的(de)腐蝕性較差。它的(de)耐磨性相當于天然橡膠的(de)10倍，适用(yòng)于煤漿、礦漿等；介質溫度要低于40～60/70℃。氧化(huà)鋁陶瓷有極好的(de)耐磨耗性和(hé)對(duì)強酸堿的(de)耐磨腐蝕性，耐磨性約爲聚氨酯橡膠的(de)10倍，适用(yòng)于具有腐蝕性的(de)礦漿；但性脆，安裝夾緊時(shí)疏忽易碎，可(kě)用(yòng)于較高(gāo)溫度（120～140/180℃）但要防止溫度劇變，如通(tōng)蒸汽滅菌，一般溫度突變不能大(dà)于100℃，升溫150℃ 要有10min時(shí)間。 通(tōng)用(yòng)型EMF幾種材料的(de)壓力溫度大(dà)體适用(yòng)範圍可(kě)參閱圖4。 （2） 電極和(hé)接地環材料 電極對(duì)測量介質的(de)耐腐是選擇材料首先考慮的(de)因素，其次考慮是否會産生鈍化(huà)等表面效應和(hé)所形成的(de)噪聲。 1）選擇耐腐蝕材料 EMF電極的(de)耐腐蝕性要求很高(gāo)，常用(yòng)金屬材料有含钼耐酸鋼Icr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蝕鎳基合金）B、C、钛、钽、鉑銥合金，幾乎可(kě)覆蓋全部化(huà)學液。此外還(hái)有适用(yòng)于漿液等的(de)低噪聲電極，它們是導電橡膠電極、導電氟塑料電極和(hé)多(duō)孔性陶瓷電極，或包覆這(zhè)些材料的(de)金屬電極。在原則上電極材料的(de)選擇應從使用(yòng)者借鑒該介質在其他(tā)設備的(de)應用(yòng)實際和(hé)以往的(de)經驗來(lái)确定。有時(shí)後要做(zuò)必要的(de)實驗，如現場(chǎng)取液體樣品在實驗室做(zuò)待用(yòng)材料的(de)腐蝕性試驗。最好的(de)實驗是現場(chǎng)挂片，這(zhè)是最接近實際應用(yòng)條件的(de)腐蝕性試驗，可(kě)以得(de)出比較可(kě)靠能否适用(yòng)的(de)結論。 2）避免電極表面效應 電極的(de)耐腐蝕性是選擇材料的(de)重要因素，但有時(shí)候電極材料對(duì)被測介質有很好的(de)<