電磁流量計的影響因素和選型安裝

電磁流量計(簡稱EMF)，2O世紀5O年代初EMF實現工業化應用，近年來在世界范圍內廣泛使用，電磁流量計作為工業流量測量儀表的一種，在其安裝與使用方面有一些技巧和注意事項，在這里淺要談談電磁流量計的影響因素，安裝、使用及常見故障，希望對同行在安裝與使用方面有所幫助。

先了解其工作原理

電磁流量計一般由傳感器和轉換器兩大部分組成，測量管上下各裝有勵磁線圈，由轉換器提供勵磁電流，產生磁場充滿測量管道，一對或多對電極裝在測量管內壁(與磁場方向垂直)與液體接觸來檢測并引出感應電動勢，通過信號線送到轉換器進行信號處理，它基于法拉第電磁感應定律，導電液體在磁場中做切割磁力線運動時，導體中產生感應電勢，其感應電勢E為：

E=KBV(—)D

式中： K-------儀表常數

B-------磁感應強度

V(—)-------測量管道截面內的平均流速

D-------測量管道截面的內徑

測量流量時，導電性液體以速度V流過垂直于流動方向的磁場，導電性液體的流動在測量電極上感應出一個與平均流速成正比的電壓，由此可以得出通過管道的體積流量為：

Q=0.785DE/KB

式中： Q--------體積流量

E--------感應電勢

由此式可知，當測量管結構、磁場感應強度一定時，體積流量與感應電勢成正比。感應電勢由電極檢出，送轉換器智能化處理，顯示或輸出。

1各種介質對測量的影響

1.1流速分布的影響

由流體力學知道，液體在管道內流動時，管道橫截面上各點的流速是不相等的，但不管是層流還是紊流，經一定距離的直管段后，流速分速即可成為軸對稱分布，流速在管軸中心處為最大，在管壁處為零，其平均流速為V(—)，只要流速分布相對測量管中心軸為對稱的，則在電極上產生的感應電動勢大小與各點的流速分布狀態無關，而只是與被測液體的平均流速成正比。因此，流速分布為軸對稱是均勻磁場型電磁流量計必須滿足的工作條件之一。

假如流速分布相對管中心軸為非對稱時，雖然總的流量相同，但在電極附近感應電動勢大，所以測得的信號比實際流量值大;相反，在與電極成90°的地方感應電動勢小所得的信號比實際流量值小，造成測量誤差。因此，為了使流速度分布軸對稱，流量計前加直管段是必要的。

1.2磁場邊緣效應對測量的影響

若假定沿流體的流動方向上磁場始終是均勻的.實際上，這意味著沿管軸方向上的磁場為無限長，而實際流量計的磁場是有限長的，所以就必須考慮有限長磁場產生的邊緣效應對測量的影響。

假定管壁是絕緣的，電極附近磁場大致是均勻的，兩端則逐漸減弱，形成不均勻的邊緣，最后下降為零。這樣，使得液體內部電場E也不均勻，將產生渦電流。由渦電流所產生的二次磁通反過來改變磁場邊緣部分的工作磁通，使磁場的均勻性進一步遭到破壞。這時，在電極上測得的感應電動勢與無限長磁場下的感應電動勢大小不一樣，產生了誤差。假如管壁是導電的，由于導電管壁的短路作用，磁場邊緣效應就會更加明顯，隨著管壁導電率和壁厚的變化，這種影響也將更見明顯，從而導致電極上感應電動勢的損失增加，對電磁流量計來說，測量管壁絕緣是非常必要的，所以管壁通常要涂上絕緣層。若被測介質中含有導磁性物質，磁場邊緣效應就更復雜。由于導磁物質的存在，使磁場發生嚴重畸變，造成測量的非線性。所以對于所測液體中含有液態金屬的，一般采用直流勵磁以減少磁場邊緣效應。

1.3被測介質電導率的影響

目前，電磁流量計轉換器的輸入阻抗已有所提高，測量導電性液體時，一般不會因介質電導率稍有變化而引起誤差，但對于一定的轉換器輸入阻抗，被測介質的電導率有一個下限值，不能低于該下限值。

被測介質的電導率太大也是不允許的。例如當電導率超過10-1(S/cm)左右時，就會降低流量信號，改變指示值，即指示流量值小于實際流量值。當被測介質的電導率很大時，外電路的電阻較小，這時不管轉換器的輸入阻抗有多高，并聯的結果將取決于這部分液體外電路，從而減小變送器與轉換器之間的傳輸精度。

所以，對一個電磁流量計來說，測量不受介質電導率影響是有一定范圍的，被測介質電導率既不能太大，也不能太小。假如介質的電導率極高，磁場邊緣區將產生很大的渦電流，引起二次磁通，使工作磁場邊緣區域兩側的磁場分別被削弱和增強。所以測電導率高的介質不宜用交流勵磁，而應用直流激磁。隨著電子技術的發展，轉換器輸入阻抗的提高，必將可以降低被測介質電導率的下限。

2電磁流量計使用中的常見故障

2.1安裝造成的故障

儀表安裝常見的故障通常由安裝不妥、環境干擾以及流體特性影響等原因引起。安裝方面 ，通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管路最高點;或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現排空;或傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內非滿管。

2.2運行期故障

運行期故障是電磁流量計經調試并正常運行一段時期后出現的故障，常見的運行期故障一般由流量傳感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等因素引起。

2.2.1運行環境方面

通常主要是管道雜散電流干擾，空間強電磁波干擾，大型電機磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護就可獲得滿意結果，但如遇到強大的雜散電流(如電解車間管道，有時在兩電極上感應的交流電勢峰值Vpp可高達1V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等。空間電磁波干擾一般經信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護。

2.2.2傳感器內壁附著層

由于電磁流量計常用來測量臟污流體，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。

2.2.3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。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。