電磁流量計的選型要點

閻 翠

（河鋼宣鋼公司，河北，張家口 075100）

電磁流量計（Eletromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）是20世紀50-60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。它是根據法拉第電磁感應定律制成的，是用來測量導電液體體積流量的儀表，目前已廣泛地被應用于工業過程中各種導電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質，各種漿液流量測量，形成了獨特的應用領域。

圖1 電磁流量計具體結構

在結構上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩部分組成，分體型則中間采用專用的電纜進行連接。傳感器安裝在工業過程管道上，它的作用是將流進管道內的液體體積流量值變換成感應的mV電勢信號，并通過傳輸線將此信號送到轉換器，轉換器將傳感器送來的流量電勢信號進行處理，并轉換成流量信號成正比的標電信號輸出，以進行顯示、累積和調節控制。

在電磁流量計的使用過程中，流量計的前期選型尤為重要。它不但關系著流量計的測量性能，還影響著其使用壽命，更有甚者根本無法正常使用，因此在選型過程中，我們要及時充分同客戶溝通，了解現場實際的工藝情況，保證流量計適用的當前現場工況。下面主要分幾個方面闡述選型過程中轉換器和傳感器應該注意的要點。

1 精度等級和功能

在選用電磁流量計的精確度等級時，首先考慮的是儀表的使用場合，因為不同的場合用戶對流量計的精度要求是不一樣的，比如貿易結算，要求精度高，可選用0.5級或更高，而一般的過程控制，根據實際工況選擇0.5級或1.0級；另外在一些簡單的流量監控場合，用戶只需對流量趨勢做一些簡單的判斷和控制，這種場合可采用插入式的電磁流量計，現場維護安裝也方便。

在功能上，目前電磁流量計多采用了新一代的ARM技術的CPU，功能強大，不僅具有模擬量、頻率輸出，還支持HART現場總線及標準MODBUS通訊，可供不同的用戶選擇；在按鍵設計上各有特點，如紅外觸摸，讓用戶做到了無需開蓋即可設置組態流量計，也保證了在防爆場合的使用；在供電選擇上，可選擇220AC供電，也可選擇24VDC供電，適用不同的現場要求。

2 測量介質流速、與口徑

測量一般的介質時，電磁流量計的測量流速在0.5m/s~12m/s，口徑也盡量同管道體一致。但有些場合，現場介質流速偏低，則必須做縮徑處理，提高流速，保證在流量計的測量精度范圍內。口徑上從DN10到DN2000均是常用口徑，適用于不同的場合需求。對于一些特殊的介質，如易粘附、易沉積、積垢的流體，流速應不低于2m/s，最好提高到3m/s～4m/s，這樣可以避免粘附、沉積和結垢發生，若測量的電極受到結垢等因素的影響，可能導致測量不正常。而對于磨損性較強的漿液，一般流速控制在2m/s～3m/s，從而降低對電極和襯里的磨損。測量低電導率的流體，則盡可能選擇低流速，因為流速提高時流動的噪聲會增加，從而可能導致流量信號輸出波動現象。

3 電極材料和接地環材料

電極和接地環直接和測量的介質相接觸，接地環一般使用在測量管道為絕緣性或金屬管道內壁加絕緣襯里的場合。

測量的電極有不同的材料，包括了316L，哈氏合金B、C，鉭等，主要保證材料在不同的介質場合不受介質的腐蝕，因為腐蝕電極后，有可能介質順著電極腐蝕的方向直接滲透到傳感器的表體，最終導致整個流量計的損壞；另外在選用電極時也要考慮電極可能同測量介質產生的電極表面效應，可能導致電極表面產生氧化膜，或絕緣層而影響測量。

（Ti）能耐海水、各種氯化物和次氯酸鹽、氧化性酸（包括發煙硝酸）、有機酸、堿等的腐蝕，不耐較純的還原性酸（如硫酸、鹽酸）的腐蝕。但如果酸中含有氧化劑（如硝酸、Fe3+、Cu2+）時，則腐蝕大為降低。

接地環在電磁流量計的測量時有著及其重要的作用，接地環材料應與電極相同，否則易產生電化學的極化電勢。一般選用316L或哈氏合金，從經濟上考慮較少采用鉭、鉑等貴重金屬。金屬管道和介質直接接觸，接地線直接和金屬管道或法蘭連接，所以不需要接地環。

表1 電極材料性能表

表2 襯里材料性能表

4 襯里材料

目前常用的襯里材料有各種橡膠、氟塑料和陶瓷等。

氯丁橡膠價格低廉，用于非腐蝕或弱腐蝕液體，如工業供水、污水和弱酸堿液。聚氨酯橡膠有良好的耐磨性，相當于天然橡膠10倍以上的耐磨性，適用于含有固體顆粒的漿液，如水煤漿。氟塑料具有良好的耐化學腐蝕，其中以聚四氟乙烯化學穩定性最好，但是耐磨性差，不能用于含有固體顆粒的漿液，同時PTFE由于不易和不銹鋼表體很好地粘結在一起，所以若現場的溫度壓力急劇變化或有負壓時，很容易發生脫落，從而導致儀表輸出不穩定或損壞。

氧化鋁陶瓷具有極好的耐磨性和耐腐蝕性能，其耐磨性要比聚氨酯高10倍，適用于有腐蝕性的、含有固體顆粒的漿液，如腐蝕性礦漿。但是由于生產工藝復雜，技術難度高，目前國內還處于發展階段，國外也只能做到DN200以下的通徑測量管。

5 介質溫度、壓力及安裝環境

由于電磁流量計的襯里材料及傳感器線圈特性，決定了電磁流量計不可能耐太高的溫度，一般上限溫度l50℃，同時必須考慮到電子單元的使用環境溫度，若溫度較高，則必須采用分體式。介質最高工作溫度和最低工作溫度都必須在流量計規定的溫度范圍內，保證襯里材料的使用溫度。

在介質的壓力分類上，電磁流量計的公稱壓力大概分為以下幾個等級：

4.0MPa（DN10～DN80）

1.6Mpa（DN100～DN150）

1.0Mpa（DN200～DN1000）

0.6Mpa（DN1000～DN2000）

特殊要求則需另外提出。

6 介質電導率

我們知道，使用電磁流量計的先決條件是被測介質必須是導電的，至少不能低于儀表規定使用的5us/cm，導電率低于這個值會使測量誤差過大甚至不能使用。實際使用過程中也經常受一些條件的限制，比如分體型導線長度的影響。一般分體型的導線長度受介質電導率影響，一般5us/cm的介質測量導線最長5m，10us/cm的介質測量導線為10m，以此類推，最長不能超過100m，我們一般建議最好在50m以內使用，以保證測量的性能。

一般工業水及水溶液的電導率大于100us/cm，酸、堿、鹽溶液的電導率在100us/cm～10000us/cm，低度蒸餾水在10us/cm左右，都能正常使用電磁流量計。石油及其制品和有機溶劑電導率很低，一般不能使用電磁流量計。

需要注意的是，一般從參考書上查到的電導率是純液體時的電導率，而工程實際使用的介質成分比較復雜，加上溫度影響，往往和資料上的數據不完全一致，必要時還需要現場取樣測定；同時有些純液體在資料上查出的電導率低于規定值，但是實際上使用時會有些雜質，這類雜質的存在增加了電導率，以致電磁流量計可能可以使用，因此必要時還是需要取樣測定介質的導電率。

以上我們從六個方面簡單介紹了在電磁流量計選擇過程中應該注意的要點，當然，為了保證流量計可靠穩定地工作，我們還需要獲得更多現場的第一手資料，包括安裝位置的影響等等，我們都不能忽略，往往會由于一個細小的環節疏忽導致流量計不能可靠工作，那都是得不償失的。因此，我們最后強調，在選型的過程中要牢牢把握以上幾個要點，以確保電磁流量計的成功應用。