電磁流量計在鋼廠工業水計量中的應用
 

摘 要：流動物體的準確測量一直是個難題，特別在鋼鐵行業。鋼鐵廠由于在生產中產生粉塵多，振動劇烈和高溫、潮濕等原因，儀表工作環境較差，要保證測量數據的長期準確可靠難度更大。而現在，企業管理考核對數據準確性的要求越來越高。形勢逼迫我們必須提高工作質量，拿出符合考核要求的數據產品。對于流體的測量現在已經有品種繁多的各種測量原理的流量儀表。經過多年安裝、使用和維護實踐，本人認為電磁流量計用于鋼廠工業用水的計量效果較理想。現將其總結，供大家參考。

關鍵字：工業水計量 電磁流量計 運行和維護

一 電磁流量計的工作原理和組成結構
 

    應用法拉第電磁感應定律做為測量原理的電磁流量計，是目前工業中測量導電液體流量的常用儀表。它的應用很廣，可以測量各種腐蝕性介質以及帶有懸浮顆粒的漿液。其工作原理如圖（一）所示：

圖（一） 電磁流量計原理圖

    設在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個直徑為D的管道。管道由不導磁的材料制成管道內表面襯掛絕緣襯里。當導電的液體在導管中流動時，則導電液體切割磁力線，于是在和磁場及流動方向垂直的方向上產生感應電勢，如安裝一對電極，則電極間產生和流速成比例的電勢差。

    E＝BDυ＊10^-8伏

    其中：E——感應電勢（伏）；

    B——磁感應強度（高斯）；

    D——管道內徑（厘米）；

    υ——液體在管道中的平均速度（厘米/秒）

    實際使用中的電磁流量計，都是采用交變磁場工作，此時

    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即感應電勢E和流量Q成正比。

    對于一臺儀表來說，磁感應強度是已知的，并且基本不變。所以，只要設法測出E，則流量Q就知道了。

    二 電磁流量計的安裝

    1.電磁流量計的安裝位置可以自己根據需要選擇。并且其傳感器可以傾斜或者垂直安裝。但是，不管采用何種形式的安裝，都要注意二個電極的軸線必須大致在水平方向上。如（圖二）所示。

圖（二）

    2.還要注意電磁流量計的傳感器要安裝在能保證測量管中充滿被測介質，不能有非滿管或有氣泡聚集在測量管內的現象。所以不要把傳感器安裝在管道的zui高處，而要安裝在較低的向上傾斜的管道上。在垂直管道上安裝時，不要安裝在液體流向自上而下，而要安裝在自下而上的管道上。不可將傳感器安裝在水泵的入口處，因為此處很容易形成真空，影響計量效果。

    3.安裝傳感器時要注意傳感器上箭頭的方向，是指液體流動的方向。

    4.雖然電磁流量計的傳感器對震動不很敏感，但如果安裝在震動較強的地方時，需要在安裝傳感器的管道二側加支撐。

    5.如果被測介質是嚴重污濁液體或容易在管道結垢的液體，可以在安裝傳感器的測量管上加一個旁通管，以便于拆卸清洗。如（圖三）所示。

圖（三）

    對于DN≥350的管道，如果增加旁通管成本較高，也可以采用刮式電極的傳感器，當需要清理傳感器電極上的污物時，可以打開外殼蓋板，旋轉幾圈旋鈕就可以了。也可以采用可拆卸電極式的傳感器，拆卸電極時，可帶壓進行，不影響工藝設備的運行。但是，以上二種只是清洗傳感器的電極，如果傳感器的測量管道被嚴重污染結垢，還是需要將傳感器拆下清洗。

    6.在電磁流量計傳感器安裝的要求上，對直管段長度的要求一般在傳感器上游側不小于10個D（D為管道的直徑），在下游側不小于2D。但在實際的安裝中，由于我們公司地處山區，受地理環境的制約，特別是大口徑管道，要滿足上游側10個D較困難，根據我們的實踐，上游側一般能保證5個D計量效果也不錯。

    7.對轉換器的安裝，一般安裝在室內，不要直接暴露在陽光下就可以了。

    8.電磁流量計接地環的安裝，針對工藝管道的內表面沒有絕緣涂層、有絕緣涂層和具有陰極保護的三種不同的管道，要采用三種不同的安裝方式。

    三 電磁流量計的運行和維護

    電磁流量計在運行中出現的故障是指流量計經調試并正常運行一段時間后出現的故障。常見的運行期故障一般由流量傳感器內壁有附著層、雷電打擊、運行環境條件變化以及系統零位改變等因素引起的。

    1.傳感器內壁附著層

    如果測量的介質是臟污流體，運行一段時間后，常會在傳感器內壁積聚附著層而產生故障。這些故障往往是由于附著層的電導率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現斷路，儀表不能正常工作；若附著層電導率顯著高于流體電導率，則電極回路將出現短路，儀表也不能正常工作。所以，應及時清除電磁流量計測量管內的附著結垢層。

    2.雷電打擊

    雷擊容易在儀表線路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線、勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途經引入，尤其是從控制室電源線引入的占絕大部分。

    3.環境條件變化

    在調試期間由于環境條件尚好（例如沒有干擾源），流量計工作正常，此時往往容易疏忽安裝條件（例如接地并不怎么良好）。在這種情況下，一旦環境條件變化，運行期間出現新的干擾源（如在附近管道上進行電焊，附近安裝了大型變壓器等），就會干擾儀表的正常工作，輸出信號就會出現波動。

    4.系統的零點變化

    正常運行情況下，電磁流量計的系統零點隨著系統的長期運行而使元器件老化、勵磁線圈絕緣強度降低、測量電極極化與污染、系統接地電阻（電位）增加等因素均會造成系統零點的變化與漂移。所以，要定期檢查流量計的系統零點，進行調整和維護。電磁流量計的系統零點在傳感器充滿介質且不流動時出現。此時可對系統進行零位調整。

    四 結束語

    在工業水計量中，我們以前使用過標準孔板、阿牛巴流量計以及超聲波流量計，通過比較電磁流量計較適合在鋼鐵廠用于工業水的計量，因為它有很多特點：1、精度較高，完滿足生產工藝的要求；2、冬天無需考慮防凍保暖的問題；3、節約能源，幾乎沒有壓力損失4、性能較穩定，維護量很小。在實際使用中效果較理想。