電磁流量計(jì)技術(shù)文章

　　電磁流量計(jì)技術(shù)文章　　
　　1. 概 述
　
　　電磁流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)EMF）是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，近年來(lái)世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量?jī)x表臺(tái)數(shù)的5%～6.5%。
　
　　 70年代以來(lái)出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣泛的應(yīng)用。
　
　　2. 原理與機(jī)構(gòu)
　
　　
　　EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來(lái)明右手規(guī)則”，其值如下式
　　
　　
　　式中 E-----感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即流量信號(hào)，V;
　　k-----系數(shù)；
　　B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；
　　D----測(cè)量管內(nèi)徑，m；
　　--- 平均流速，m/s。
　　
　　
　　設(shè)液體的體積流量為
　　，則
　　式中 K 為儀表常數(shù)，K= 4 KB/πD 。
　　　　 EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖2，測(cè)量管上下裝有激磁線(xiàn)圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。
　　　　
　　3、 優(yōu) 點(diǎn)
　　
　　EMF的測(cè)量通道是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不易阻塞適用于測(cè)量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。
　　
　　 EMF不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長(zhǎng)度管道的沿程阻力，節(jié)能*，對(duì)于要求低阻力損失的大管徑供水管道zui為適合。
　　　　 EMF所測(cè)得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。

　　 與其他大部分流量?jī)x表相比，前置直管段要求較低。
　　
　　 EMF測(cè)量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿(mǎn)度值液體流速可在0.5～10m/s內(nèi)選定。有些型號(hào)儀表可在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量（例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù)）不必取下作離線(xiàn)實(shí)流標(biāo)定。
　　　　EMF的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬，從幾毫米到3m。可測(cè)正反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線(xiàn)性的。
　　　　 易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體。
　　　　
　　4、 缺 點(diǎn)
　　　　EMF不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。
　　　　 通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體；有些型號(hào)儀表用于過(guò)低于室溫的液體，因測(cè)量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。
　　　　5、 分 類(lèi)
　　
　　場(chǎng)上通用型產(chǎn)品和特殊型儀表可以從不同角度分類(lèi)。
　　
　　 如按激磁電流方式劃分，有直流激磁、交流（工頻或其他頻率）激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。幾種激磁方式的波形見(jiàn)圖3。
　　 　　 按輸出信號(hào)連線(xiàn)和激磁（或電源）連線(xiàn)的制式分類(lèi)，有四線(xiàn)制和二線(xiàn)制。
　　
　　 按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類(lèi)，有分離型和一體型。
　　　　 按流量傳感器與管道連接方法分類(lèi)，有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛(wèi)生型連接和螺紋連接。
　　　　
　　 按流量傳感器電極是否與被測(cè)液體接觸分類(lèi)，有接觸型和非接觸型。按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類(lèi)，有短管型和插入型。
　　　　 按用途分類(lèi)，有通用型、防爆型、衛(wèi)生型、防侵水型和潛水型等。
　　
　　
　　6. 選用考慮要點(diǎn)
　　　　
　　6.1 應(yīng)用概況
　　　　
　　 EMF應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測(cè)流體或高要求場(chǎng)所，如測(cè)量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色冶金業(yè)的礦漿、選煤廠(chǎng)的煤漿、化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制和監(jiān)漏，長(zhǎng)距離管道煤的水力輸送的流量測(cè)量和控制。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。
　　
　　
　　
　　6.2精度等級(jí)和功能
　　
　　
　　
　　 市場(chǎng)上通用型EMF的性能有較大差別，有些精度高、功能多，有些精度低、功能簡(jiǎn)單。精度高的儀表基本誤差為（±0.5%～±1%）R，精度低的儀表則為（±1.5%～±2.5%）FS，兩者價(jià)格相差1～2倍。因此測(cè)量精度要求不很高的場(chǎng)所（例如非貿(mào)易核算僅以控制為目的，只要求高可靠性和優(yōu)良重復(fù)性的場(chǎng)所）選用高精度儀表在經(jīng)濟(jì)上是不合算的。
　　
　　 有些型號(hào)儀表聲稱(chēng)有更高的度，基本誤差僅（±0.2%～±0.3%）R，但有嚴(yán)格的安裝要求和參比條件，例如環(huán)境溫度20～22℃，前后置直管段長(zhǎng)度要求分別大于10D,3D（通常為5D,2D）甚至提出流量傳感器要與前后置直管組成一體在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上作實(shí)流校準(zhǔn)，以減少夾裝不善的影響。因此在多種型號(hào)選擇比較時(shí)不要單純只看高指標(biāo)，要詳細(xì)閱讀制造廠(chǎng)樣本或說(shuō)明書(shū)做綜合分析。
　　
　　 市場(chǎng)上EMF的功能差別也很大，簡(jiǎn)單的就只是測(cè)量單向流量，只輸出模擬信號(hào)帶動(dòng)后位儀表；多功能儀表有測(cè)雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對(duì)和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號(hào)儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等。
　　
　　
　　
　　6.3流速、滿(mǎn)度流量、范圍度和口徑
　　
　　
　　
　　 選定儀表口徑不一定與管徑相同，應(yīng)視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般是經(jīng)濟(jì)流速1.5～3m/s。EMF用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。
　　
　　 EMF滿(mǎn)度流量時(shí)液體流速可在1～10m/s范圍內(nèi)選用，范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建議不超過(guò)5m/s，除非襯里材料能承受液流沖刷，實(shí)際應(yīng)用很少超過(guò)7m/s，超過(guò)10m/s則更為罕見(jiàn)。滿(mǎn)度流量的流速下限一般為1m/s，有些型號(hào)儀表則為0.5m/s。有些新建工程運(yùn)行初期流量偏低或在流速偏低的管系，從測(cè)量精度角度考慮，儀表口徑應(yīng)改用小于管徑，以異徑管連接之。
　　
　　用于有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體，選用流速不低于2m/s，提高到3～4m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強(qiáng)的流體，常用流速應(yīng)低于2～3m/s ，以降低對(duì)襯里和電極的磨損。
　　
　　 在測(cè)量接近閾值的低電導(dǎo)液體，盡可能選定較低流速（小于0.5～1m/s），因流速提高流動(dòng)噪聲會(huì)增加，而出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象。
　　
　　 EMF的范圍度是比較大的，通常不低于20，帶有量程自動(dòng)切換功能的儀表，可超過(guò)50～100。
　　
　　國(guó)內(nèi)可以提供的定型產(chǎn)品的口徑從10mm到3000mm，隨然實(shí)際應(yīng)用還是以中小口徑居多，但與大部分其他原理流量?jī)x表（如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質(zhì)量式等）相比，大口徑儀表占有較大比重。某企業(yè)近萬(wàn)臺(tái)儀表中，50mm以下小口徑、65～250mm中口徑、300～900mm大口徑、1000mm以上超大口徑分別占37%、45%、15%和3%。
　　
　　
　　
　　6.4液體電導(dǎo)率
　　
　　
　　
　　 使用EMF的前提是被測(cè)液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值（即下限值）。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差直至不能使用，超過(guò)閾值即使變化也可以測(cè)量，示值誤差變化不大，通用型EMF的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號(hào)而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)度及其分布電容，制造廠(chǎng)使用說(shuō)明書(shū)中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對(duì)應(yīng)的信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測(cè)電導(dǎo)率低至5×10-8S/cm的液體。
　　
　　 工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問(wèn)題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問(wèn)題。石油制品和有機(jī)溶劑電導(dǎo)率過(guò)低就不能使用。表1列出若干液體的電導(dǎo)率。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，認(rèn)為不能使用，然而實(shí)際工作中會(huì)遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例，這類(lèi)雜質(zhì)對(duì)增加電導(dǎo)率有利。對(duì)于水溶液，資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的，實(shí)際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測(cè)量。
　　
　　
　　
　　表1 若干液體在20℃時(shí)的電導(dǎo)率
　　
　　液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　
　　石油 （3～5）×10-13
　　丙酮 （2～6）×10-8
　　純水，高度蒸餾水4×10-8
　　苯 7.6×10-8
　　 液氨 1.3×10-7
　　甲醇 （4.4～7.2）×10-7
　　飲用水 ≈10-4
　　海水 ≈4×10-2
　　 硫酸（5%～99.4%）（2.1×10-1）～（8.5×10-3）
　　氨水（4%～30%） （1×10-3）～（2×10-4）
　　氫氧化鈉（4%～50%）（1.6×10-1）～（8×10-2）
　　食鹽水（2.5%） 2×10-1
　　
　　
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　
　　
　　
　　 石油 （3～5）×10-13
　　丙酮 （2～6）×10-8
　　純水，高度蒸餾水4×10-8
　　苯 7.6×10-8
　　 液氨 1.3×10-7
　　甲醇 （4.4～7.2）×10-7
　　飲用水 ≈10-4
　　海水 ≈4×10-2
　　 硫酸（5%～99.4%）（2.1×10-1）～（8.5×10-3）
　　氨水（4%～30%） （1×10-3）～（2×10-4）
　　氫氧化鈉（4%～50%）（1.6×10-1）～（8×10-2）
　　食鹽水（2.5%） 2×10-1
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際應(yīng)用的液體電導(dǎo)率要比儀表制造廠(chǎng)規(guī)定的閾值至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)。因?yàn)橹圃鞆S(chǎng)儀表規(guī)范規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測(cè)量的zui低值。是受到一些使用條件限制，如電導(dǎo)率均勻性、連接信號(hào)線(xiàn)、外界噪聲等，否則會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象等。我們就多次遇到測(cè)量低度蒸餾水或去離子水，其電導(dǎo)率接近閾值5×10-6S/cm，使用時(shí)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)。
　　
　　6.5液體中含有混入物
　　
　　 混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作，但測(cè)得的是含氣泡體積的混合體積流量；如氣體含量增加到形成彈（塊）狀流，因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時(shí)斷開(kāi)，出現(xiàn)輸出晃動(dòng)甚至不能正常工作。
　　含有非鐵磁性顆?；蚶w維的固液雙相流體同樣可測(cè)得二相的體積流量。固體含量較高的流體，如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等實(shí)際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動(dòng)，兩者之間有滑動(dòng)，速度上有差別，單相液體校驗(yàn)的儀表用于固液雙相流體會(huì)產(chǎn)生附加誤差。雖然還未見(jiàn)到EMF應(yīng)用于固液雙相流體中固形物影響的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但國(guó)外有報(bào)告稱(chēng)固形物含量有14%時(shí)誤差在3%范圍以?xún)?nèi)；我國(guó)黃河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究所的實(shí)驗(yàn)報(bào)告稱(chēng)，測(cè)量高沙含量水的流量，含沙量體積比17%～40%（沙中值粒徑0.35mm），儀表測(cè)量誤差小于3%。
　　 在漿液內(nèi)有較大顆粒擦過(guò)電極表面，在頻率較低的矩形激磁的EMF中會(huì)產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲，使流量信號(hào)不穩(wěn)，就要選用較高頻率的儀表或有較強(qiáng)抑制漿液噪聲能力的儀表，也可選用市電交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。
　　 含有鐵磁性物質(zhì)的流體對(duì)通常的EMF，因測(cè)量管內(nèi)磁導(dǎo)率受鐵磁體的不同含量而變化，會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。但在磁路中置有磁通檢測(cè)線(xiàn)圈補(bǔ)償?shù)腅MF，可減小混入鐵磁體的影響。上海光華儀表廠(chǎng)在交流激磁儀表的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中稱(chēng)，水中含有液固重量比約4：1，顆粒度≤0.15mm鐵精礦石的礦漿，以80mm口徑儀表作清水和漿液對(duì)比流量試驗(yàn)，通常的儀表示值變化7%～10%，裝有磁通檢測(cè)線(xiàn)圈的儀表，示值誤差在±2%FS以?xún)?nèi)。
　　 對(duì)含有礦石顆粒的礦漿應(yīng)用，應(yīng)注意對(duì)傳感器襯里的磨損程度，測(cè)量管內(nèi)徑擴(kuò)大會(huì)產(chǎn)生附加誤差。這種場(chǎng)合應(yīng)選用耐磨性較好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里，同時(shí)建議傳感器安裝在垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水平安裝下半部局部磨損嚴(yán)重的缺點(diǎn)。也可以在傳感器進(jìn)口端加裝噴嘴形護(hù)套，相對(duì)延長(zhǎng)使用期。
　　
　　6.6 附著和沉淀
　　
　　 測(cè)量易在管壁附著和沉淀物質(zhì)的流體時(shí)，若附著的是比液體電導(dǎo)率高的導(dǎo)電物質(zhì)，信號(hào)電勢(shì)將被短路而不能工作，若是非導(dǎo)電層則首先應(yīng)注意電極的污染，譬如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刮刀式清垢電極等。刮刀式電極可在傳感器外定期手動(dòng)刮出沉垢。國(guó)外產(chǎn)品曾有電極上裝超聲波換能器，以清除表面垢層，但現(xiàn)已少見(jiàn)。也有暫時(shí)斷開(kāi)測(cè)量電路，在電極簡(jiǎn)短時(shí)間內(nèi)流過(guò)低壓大電流，焚燒清除附著油脂類(lèi)附著層。易產(chǎn)生附著的場(chǎng)所可提高流速以達(dá)到自清掃的目的，還可以采取較方便的易清洗的管道連接，可不拆卸清洗傳感器。
　　 非接觸型電極 EMF附著非導(dǎo)電膜層，儀表仍能工作，但若為高導(dǎo)電層則同樣不能工作。
　　
　　6.7 與流體接觸零部件材料的選擇
　　
　　與流體接觸的傳感器零部件有襯里（或絕緣材料制成的測(cè)量管）、電極、接地環(huán)和密封墊片，其材料的耐腐蝕性、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對(duì)流體的適應(yīng)性。由于零部件少，形狀簡(jiǎn)單，材料選擇靈活，電磁流量傳感器對(duì)流體的適應(yīng)性強(qiáng)。
　　
　?。?） 襯里材料（或直接與介質(zhì)接觸的測(cè)量管）
　　常用襯里材料有氟塑料、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。近年有采用高純氧化鋁999.7%AI2O3）陶瓷制成襯里的，但只限中小口徑傳感器。
　　 氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，如工業(yè)用水、廢污水及弱酸堿，價(jià)格zui為低廉。氟塑料具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性，但耐磨性差，不能用于測(cè)量礦漿液。氟塑料中zui早應(yīng)用的是聚四氟乙烯，因與測(cè)量管間僅靠壓貼，無(wú)粘結(jié)力，不能用于負(fù)壓管道，后開(kāi)發(fā)各種改性品種，實(shí)現(xiàn)注塑成形，與測(cè)量管有較強(qiáng)結(jié)合力，可用于負(fù)壓， 聚氨酯橡膠有*的耐磨耗性，但耐酸堿的腐蝕性較差。它的耐磨性相當(dāng)于天然橡膠的10倍，適用于煤漿、礦漿等；介質(zhì)溫度要低于40～60/70℃。氧化鋁陶瓷有*的耐磨耗性和對(duì)強(qiáng)酸堿的耐磨腐蝕性，耐磨性約為聚氨酯橡膠的10倍，適用于具有腐蝕性的礦漿；但性脆，安裝夾緊時(shí)疏忽易碎，可用于較高溫度（120～140/180℃）但要防止溫度劇變，如通蒸汽滅菌，一般溫度突變不能大于100℃，升溫150℃ 要有10min時(shí)間。
　　 通用型EMF幾種材料的壓力溫度大體適用范圍可參閱圖4。
　　
　　
　　
　　
　　
　　（2） 電極和接地環(huán)材料
　　 電極對(duì)測(cè)量介質(zhì)的耐腐是選擇材料首先考慮的因素，其次考慮是否會(huì)產(chǎn)生鈍化等表面效應(yīng)和所形成的噪聲。
　　1）選擇耐腐蝕材料 EMF電極的耐腐蝕性要求很高，常用金屬材料有含鉬耐酸鋼Icr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蝕鎳基合金）B、C、鈦、鉭、鉑銥合金，幾乎可覆蓋全部化學(xué)液。此外還有適用于漿液等的低噪聲電極，它們是導(dǎo)電橡膠電極、導(dǎo)電氟塑料電極和多孔性陶瓷電極，或包覆這些材料的金屬電極。在原則上電極材料的選擇應(yīng)從使用者借鑒該介質(zhì)在其他設(shè)備的應(yīng)用實(shí)際和以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。有時(shí)后要做必要的實(shí)驗(yàn)，如現(xiàn)場(chǎng)取液體樣品在實(shí)驗(yàn)室做待用材料的腐蝕性試驗(yàn)。的實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)場(chǎng)掛片，這是zui接近實(shí)際應(yīng)用條件的腐蝕性試驗(yàn)，可以得出比較可靠能否適用的結(jié)論。
　　2）避免電極表面效應(yīng) 電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，但有時(shí)候電極材料對(duì)被測(cè)介質(zhì)有很好的耐腐蝕性，卻不一定就是適用的材料，還要避免產(chǎn)生電極表面效應(yīng)。
　　電極表面效應(yīng)分為表面化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象以及電極的觸媒作用三個(gè)方面。
　　 化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)如電極表面與被測(cè)介質(zhì)接觸后，形成鈍化膜或氧化層。他們對(duì)耐腐蝕性能可能起到積極保護(hù)作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會(huì)被氧化，生成絕緣層。
　　對(duì)于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)------電極材料匹配，還沒(méi)有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗(yàn)，尚待在實(shí)踐中積累。
　　 接地環(huán)連接在塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端，他們的耐腐蝕要求比電極低，充分有一定腐蝕，定期更換。通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大從經(jīng)濟(jì)上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環(huán)。
　　
　　7、 安裝使用注意事項(xiàng)
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　7.1 使用時(shí)應(yīng)注意的一般事項(xiàng)
　　
　　
　　
　　 液體應(yīng)具有測(cè)量所需的電導(dǎo)率，并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開(kāi)容易產(chǎn)生電導(dǎo)率不均勻場(chǎng)所，例如其上游附近加入藥液，加液點(diǎn)設(shè)于傳感器下游。
　　
　　使用時(shí)傳感器測(cè)量管必須充滿(mǎn)液體（非滿(mǎn)管型例外）。有混合時(shí)，其分布應(yīng)大體均勻。
　　
　　 液體應(yīng)與地同電位，必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時(shí)，輸送液體產(chǎn)生摩檫靜電等原因，造成液體與地間有電位差。
　　
　　
　　
　　7.2 流量傳感器安裝
　　
　　
　　
　?。?） 安裝場(chǎng)所
　　
　　通常電磁流量傳感器外殼防護(hù)等極為IP65（GB 4208規(guī)定的防塵防噴水級(jí)），對(duì)安裝場(chǎng)所有以下要求。
　　
　　1） 測(cè)量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì)引起相分離的場(chǎng)所；測(cè)量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合尚未均勻的下游；測(cè)量化學(xué)反應(yīng)管道時(shí)，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；
　　
　　2） 盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓；
　　
　　3） 選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表；
　　
　　4） 避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；
　　
　　5） 易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所；
　　
　　6） 盡可能避開(kāi)周?chē)h(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
　　
　　7） 環(huán)境溫度在－25/－10～50/600℃范圍內(nèi)，一體形結(jié)構(gòu)溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些；
　　
　　8） 環(huán)境相對(duì)濕度在10%～90%范圍內(nèi)；
　　
　　9） 盡可能避免受陽(yáng)光直照；
　　
　　10） 避免雨水浸淋，不會(huì)被水浸沒(méi)。
　　
　　如果防護(hù)等級(jí)是IP67（防塵防浸水級(jí)）或IP68 （防塵防潛水級(jí)），則無(wú)需上述8）、10）兩項(xiàng)要求。
　　
　?。?） 直管段長(zhǎng)度要求
　　
　　 為獲得正常測(cè)量度，電磁流量傳感器上游也要有一定長(zhǎng)度直管段，但其長(zhǎng)度與大部分其它流量?jī)x表相比要求較低。90?彎頭、T形管、同心異徑管、全開(kāi)閘閥后通常認(rèn)為只要離電極中心線(xiàn)（不是傳感器進(jìn)口端連接面）5倍直徑（5D）長(zhǎng)度的直管段，不同開(kāi)度的閥則需10D；下游直管段為（2～3）D或無(wú)要求；但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測(cè)量管內(nèi)。各標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長(zhǎng)度亦不一致，匯集如表2所示，要求比通常要求高。這是由于為保證達(dá)到當(dāng)前0.5級(jí)精度儀表的要求。
　　
　　
　　
　　 擾流件名稱(chēng)
　　 標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程號(hào)
　　
　　ISO 6817
　　 ISO 9104
　　 JIS B7554
　　 ZBN 12007
　　 JJG 198
　　
　　 上游
　　 彎管、形管、全開(kāi)閘閥、漸擴(kuò)管
　　 10D 或制造廠(chǎng)規(guī)定
　　 10D
　　 5D
　　 5D
　　 10D
　　
　　 漸縮管
　　 可視作直管
　　
　　其他各種閥
　　 10D
　　
　　下游
　　 各類(lèi)
　　 未提要求
　　 5D
　　 未提要求
　　 2D
　　 2D
　　
　　
　　如閥能開(kāi)使用時(shí)，應(yīng)按閥截流方向和電極軸成45?角度安裝，則附加誤差可大為減少。
　　
　?。?） 安裝位置和流動(dòng)方向
　　 傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測(cè)量固液兩相流體垂直安裝，自下而上流動(dòng)。這樣能避免水平安裝時(shí)襯里下半部局部磨損嚴(yán)重，低流速時(shí)固相沉淀等缺點(diǎn)。
　　 水平安裝時(shí)要使電極軸線(xiàn)平行于地平線(xiàn)，不要處于垂直于地平線(xiàn)，因?yàn)樘幱诘夭降碾姌O易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過(guò)遮住電極表面，使輸出信號(hào)波動(dòng)。圖5所示管系中，c、d為適宜位置；a、b 、e為不宜位置，b處可能液體不充滿(mǎn)，a、e處易積聚氣體，且e處傳感器后管段短也有可能不充滿(mǎn)，排放口如f形狀所示。對(duì)于固液兩相流c處亦是不宜位置。
　　
　　
　　（4） 旁路管、便于清洗連接和預(yù)置入孔
　　
　　 為便于在工藝管道繼續(xù)流動(dòng)和傳感器停止流動(dòng)時(shí)檢查和調(diào)整零點(diǎn)，應(yīng)裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制，往往不易辦到。根據(jù)電極污染程度來(lái)校正測(cè)量值，或確定一個(gè)不影響測(cè)量值的污染程度判斷基準(zhǔn)是困難的。除前文所述，采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表，可解決一些問(wèn)題外，有時(shí)還需要清除內(nèi)壁附著物，則可按圖6所示，不卸下傳感器就地清除。
　　 對(duì)于管徑大于1.5～1.6m的管系在EMF 附近管道上，預(yù)置入孔，以便管系停止運(yùn)行時(shí)清洗傳感器測(cè)量管內(nèi)壁。
　　
　　（5） 負(fù)壓管系的安裝
　　
　　 氟塑料襯里傳感器須謹(jǐn)慎地應(yīng)用于負(fù)壓管系；正壓管系應(yīng)防止產(chǎn)生負(fù)壓，例如液體溫度高于室溫的管系，關(guān)閉傳感器上下游截止閥停止運(yùn)行后，流體冷卻收縮會(huì)形成負(fù)壓，應(yīng)在傳感器附近裝負(fù)壓防止閥，如圖7所示。有制造廠(chǎng)規(guī)定PTFE 和PFA 塑料襯里應(yīng)用于負(fù)壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時(shí)使用的壓力必須分別大于27、40、50KPa.
　　
　?。?） 接地
　　
　　 傳感器必須單獨(dú)接地（接地電阻100Ω以下）。分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點(diǎn)。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護(hù)管道上，除了傳感器和接地環(huán)一起接地外，還要用較粗銅導(dǎo)線(xiàn)（16mm2）饒過(guò)傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護(hù)電流于傳感器之間隔離。
　　 有時(shí)后雜散電流過(guò)大，如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響 EMF 正常測(cè)量，則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法。同樣有陰極保護(hù)的管線(xiàn)上，陰極保護(hù)電流影響 EMF 測(cè)量時(shí)，也可以采取本方法。
　　
　　
　　
　　
　　7.3轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜
　　
　　 一體型 EMF 無(wú)單獨(dú)安裝轉(zhuǎn)換器；分離型轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室，場(chǎng)所選擇余地較大，環(huán)境條件比傳感器好些，其防護(hù)等級(jí)是 IP65 或 IP64 （防塵防濺級(jí)）。安裝場(chǎng)所的要求與7.2節(jié)之（1）中3）、4）、6）、8）、9）、10）各條相同，環(huán)境溫度受電子件限制，使用溫度范圍比7）規(guī)定所列要窄些。
　　 轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率和信號(hào)電纜型號(hào)，即電纜的分布電容、導(dǎo)線(xiàn)截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠(chǎng)隨儀表所附（或規(guī)定型號(hào)）的信號(hào)電纜。電導(dǎo)率較低液體和傳輸距離較長(zhǎng)時(shí)，也有規(guī)定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說(shuō)明書(shū)”對(duì)不同電導(dǎo)率液體給出相應(yīng)傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業(yè)用水或酸堿液通?？蓚魉途嚯x100m。
　　 為了避免干擾信號(hào)，信號(hào)電纜必須單獨(dú)穿在接地保護(hù)鋼管內(nèi)，不能把信號(hào)電纜和電源線(xiàn)安裝在同一鋼管內(nèi)。
　　
　　
　　1. 概 述
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　電磁流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)EMF）是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，近年來(lái)世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量?jī)x表臺(tái)數(shù)的5%～6.5%。
　　
　　
　　
　　 70年代以來(lái)出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣泛的應(yīng)用。
　　
　　
　　
　　2. 原理與機(jī)構(gòu)
　　
　　
　　
　　EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來(lái)明右手規(guī)則”，其值如下式
　　
　　
　　式中 E-----感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即流量信號(hào)，V;
　　k-----系數(shù)；
　　B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；
　　D----測(cè)量管內(nèi)徑，m；
　　--- 平均流速，m/s。
　　
　　
　　設(shè)液體的體積流量為
　　，則
　　式中 K 為儀表常數(shù)，K= 4 KB/πD 。
　　
　　
　　
　　
　　 EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖2，測(cè)量管上下裝有激磁線(xiàn)圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　3、 優(yōu) 點(diǎn)
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　EMF的測(cè)量通道是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不易阻塞適用于測(cè)量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。
　　
　　
　　
　　 EMF不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長(zhǎng)度管道的沿程阻力，節(jié)能*，對(duì)于要求低阻力損失的大管徑供水管道zui為適合。
　　
　　
　　
　　 EMF所測(cè)得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。
　　
　　
　　
　　 與其他大部分流量?jī)x表相比，前置直管段要求較低。
　　
　　 EMF測(cè)量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿(mǎn)度值液體流速可在0.5～10m/s內(nèi)選定。有些型號(hào)儀表可在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量（例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù)）不必取下作離線(xiàn)實(shí)流標(biāo)定。
　　
　　
　　
　　EMF的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬，從幾毫米到3m?？蓽y(cè)正反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線(xiàn)性的。
　　
　　
　　
　　 易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體。
　　
　　
　　
　　
　　
　　4、 缺 點(diǎn)
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　EMF不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。
　　
　　
　　
　　 通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體；有些型號(hào)儀表用于過(guò)低于室溫的液體，因測(cè)量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。
　　
　　
　　
　　5、 分 類(lèi)
　　
　　場(chǎng)上通用型產(chǎn)品和特殊型儀表可以從不同角度分類(lèi)。
　　
　　
　　
　　 如按激磁電流方式劃分，有直流激磁、交流（工頻或其他頻率）激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。幾種激磁方式的波形見(jiàn)圖3。
　　
　　
　　 按輸出信號(hào)連線(xiàn)和激磁（或電源）連線(xiàn)的制式分類(lèi)，有四線(xiàn)制和二線(xiàn)制。
　　
　　 按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類(lèi)，有分離型和一體型。
　　
　　
　　
　　 按流量傳感器與管道連接方法分類(lèi)，有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛(wèi)生型連接和螺紋連接。
　　
　　
　　
　　 按流量傳感器電極是否與被測(cè)液體接觸分類(lèi)，有接觸型和非接觸型。按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類(lèi)，有短管型和插入型。
　　
　　
　　
　　 按用途分類(lèi)，有通用型、防爆型、衛(wèi)生型、防侵水型和潛水型等。
　　
　　
　　
　　6. 選用考慮要點(diǎn)
　　
　　
　　
　　6.1 應(yīng)用概況
　　
　　
　　
　　 EMF應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測(cè)流體或高要求場(chǎng)所，如測(cè)量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色冶金業(yè)的礦漿、選煤廠(chǎng)的煤漿、化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制和監(jiān)漏，長(zhǎng)距離管道煤的水力輸送的流量測(cè)量和控制。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。
　　
　　
　　
　　6.2精度等級(jí)和功能
　　
　　
　　
　　 市場(chǎng)上通用型EMF的性能有較大差別，有些精度高、功能多，有些精度低、功能簡(jiǎn)單。精度高的儀表基本誤差為（±0.5%～±1%）R，精度低的儀表則為（±1.5%～±2.5%）FS，兩者價(jià)格相差1～2倍。因此測(cè)量精度要求不很高的場(chǎng)所（例如非貿(mào)易核算僅以控制為目的，只要求高可靠性和優(yōu)良重復(fù)性的場(chǎng)所）選用高精度儀表在經(jīng)濟(jì)上是不合算的。
　　
　　 有些型號(hào)儀表聲稱(chēng)有更高的度，基本誤差僅（±0.2%～±0.3%）R，但有嚴(yán)格的安裝要求和參比條件，例如環(huán)境溫度20～22℃，前后置直管段長(zhǎng)度要求分別大于10D,3D（通常為5D,2D）甚至提出流量傳感器要與前后置直管組成一體在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上作實(shí)流校準(zhǔn)，以減少夾裝不善的影響。因此在多種型號(hào)選擇比較時(shí)不要單純只看高指標(biāo)，要詳細(xì)閱讀制造廠(chǎng)樣本或說(shuō)明書(shū)做綜合分析。
　　
　　 市場(chǎng)上EMF的功能差別也很大，簡(jiǎn)單的就只是測(cè)量單向流量，只輸出模擬信號(hào)帶動(dòng)后位儀表；多功能儀表有測(cè)雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對(duì)和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號(hào)儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等。
　　
　　
　　
　　6.3流速、滿(mǎn)度流量、范圍度和口徑
　　
　　
　　
　　 選定儀表口徑不一定與管徑相同，應(yīng)視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般是經(jīng)濟(jì)流速1.5～3m/s。EMF用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。
　　
　　 EMF滿(mǎn)度流量時(shí)液體流速可在1～10m/s范圍內(nèi)選用，范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建議不超過(guò)5m/s，除非襯里材料能承受液流沖刷，實(shí)際應(yīng)用很少超過(guò)7m/s，超過(guò)10m/s則更為罕見(jiàn)。滿(mǎn)度流量的流速下限一般為1m/s，有些型號(hào)儀表則為0.5m/s。有些新建工程運(yùn)行初期流量偏低或在流速偏低的管系，從測(cè)量精度角度考慮，儀表口徑應(yīng)改用小于管徑，以異徑管連接之。
　　
　　用于有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體，選用流速不低于2m/s，提高到3～4m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強(qiáng)的流體，常用流速應(yīng)低于2～3m/s ，以降低對(duì)襯里和電極的磨損。
　　
　　 在測(cè)量接近閾值的低電導(dǎo)液體，盡可能選定較低流速（小于0.5～1m/s），因流速提高流動(dòng)噪聲會(huì)增加，而出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象。
　　
　　 EMF的范圍度是比較大的，通常不低于20，帶有量程自動(dòng)切換功能的儀表，可超過(guò)50～100。
　　
　　國(guó)內(nèi)可以提供的定型產(chǎn)品的口徑從10mm到3000mm，隨然實(shí)際應(yīng)用還是以中小口徑居多，但與大部分其他原理流量?jī)x表（如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質(zhì)量式等）相比，大口徑儀表占有較大比重。某企業(yè)近萬(wàn)臺(tái)儀表中，50mm以下小口徑、65～250mm中口徑、300～900mm大口徑、1000mm以上超大口徑分別占37%、45%、15%和3%。
　　
　　
　　
　　6.4液體電導(dǎo)率
　　
　　
　　
　　 使用EMF的前提是被測(cè)液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值（即下限值）。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差直至不能使用，超過(guò)閾值即使變化也可以測(cè)量，示值誤差變化不大，通用型EMF的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號(hào)而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)度及其分布電容，制造廠(chǎng)使用說(shuō)明書(shū)中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對(duì)應(yīng)的信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測(cè)電導(dǎo)率低至5×10-8S/cm的液體。
　　
　　 工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問(wèn)題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問(wèn)題。石油制品和有機(jī)溶劑電導(dǎo)率過(guò)低就不能使用。表1列出若干液體的電導(dǎo)率。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，認(rèn)為不能使用，然而實(shí)際工作中會(huì)遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例，這類(lèi)雜質(zhì)對(duì)增加電導(dǎo)率有利。對(duì)于水溶液，資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的，實(shí)際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測(cè)量。
　　
　　
　　
　　表1 若干液體在20℃時(shí)的電導(dǎo)率
　　
　　液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　
　　石油 （3～5）×10-13
　　丙酮 （2～6）×10-8
　　純水，高度蒸餾水4×10-8
　　苯 7.6×10-8
　　 液氨 1.3×10-7
　　甲醇 （4.4～7.2）×10-7
　　飲用水 ≈10-4
　　海水 ≈4×10-2
　　 硫酸（5%～99.4%）（2.1×10-1）～（8.5×10-3）
　　氨水（4%～30%） （1×10-3）～（2×10-4）
　　氫氧化鈉（4%～50%）（1.6×10-1）～（8×10-2）
　　食鹽水（2.5%） 2×10-1
　　
　　
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　 液體名稱(chēng) 電導(dǎo)率
　　
　　
　　
　　 石油 （3～5）×10-13
　　丙酮 （2～6）×10-8
　　純水，高度蒸餾水4×10-8
　　苯 7.6×10-8
　　 液氨 1.3×10-7
　　甲醇 （4.4～7.2）×10-7
　　飲用水 ≈10-4
　　海水 ≈4×10-2
　　 硫酸（5%～99.4%）（2.1×10-1）～（8.5×10-3）
　　氨水（4%～30%） （1×10-3）～（2×10-4）
　　氫氧化鈉（4%～50%）（1.6×10-1）～（8×10-2）
　　食鹽水（2.5%） 2×10-1
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際應(yīng)用的液體電導(dǎo)率要比儀表制造廠(chǎng)規(guī)定的閾值至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)。因?yàn)橹圃鞆S(chǎng)儀表規(guī)范規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測(cè)量的zui低值。是受到一些使用條件限制，如電導(dǎo)率均勻性、連接信號(hào)線(xiàn)、外界噪聲等，否則會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象等。我們就多次遇到測(cè)量低度蒸餾水或去離子水，其電導(dǎo)率接近閾值5×10-6S/cm，使用時(shí)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)。
　　
　　6.5液體中含有混入物
　　
　　 混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作，但測(cè)得的是含氣泡體積的混合體積流量；如氣體含量增加到形成彈（塊）狀流，因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時(shí)斷開(kāi)，出現(xiàn)輸出晃動(dòng)甚至不能正常工作。
　　含有非鐵磁性顆?；蚶w維的固液雙相流體同樣可測(cè)得二相的體積流量。固體含量較高的流體，如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等實(shí)際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動(dòng)，兩者之間有滑動(dòng)，速度上有差別，單相液體校驗(yàn)的儀表用于固液雙相流體會(huì)產(chǎn)生附加誤差。雖然還未見(jiàn)到EMF應(yīng)用于固液雙相流體中固形物影響的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但國(guó)外有報(bào)告稱(chēng)固形物含量有14%時(shí)誤差在3%范圍以?xún)?nèi)；我國(guó)黃河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究所的實(shí)驗(yàn)報(bào)告稱(chēng)，測(cè)量高沙含量水的流量，含沙量體積比17%～40%（沙中值粒徑0.35mm），儀表測(cè)量誤差小于3%。
　　 在漿液內(nèi)有較大顆粒擦過(guò)電極表面，在頻率較低的矩形激磁的EMF中會(huì)產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲，使流量信號(hào)不穩(wěn)，就要選用較高頻率的儀表或有較強(qiáng)抑制漿液噪聲能力的儀表，也可選用市電交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。
　　 含有鐵磁性物質(zhì)的流體對(duì)通常的EMF，因測(cè)量管內(nèi)磁導(dǎo)率受鐵磁體的不同含量而變化，會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。但在磁路中置有磁通檢測(cè)線(xiàn)圈補(bǔ)償?shù)腅MF，可減小混入鐵磁體的影響。上海光華儀表廠(chǎng)在交流激磁儀表的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中稱(chēng)，水中含有液固重量比約4：1，顆粒度≤0.15mm鐵精礦石的礦漿，以80mm口徑儀表作清水和漿液對(duì)比流量試驗(yàn)，通常的儀表示值變化7%～10%，裝有磁通檢測(cè)線(xiàn)圈的儀表，示值誤差在±2%FS以?xún)?nèi)。
　　 對(duì)含有礦石顆粒的礦漿應(yīng)用，應(yīng)注意對(duì)傳感器襯里的磨損程度，測(cè)量管內(nèi)徑擴(kuò)大會(huì)產(chǎn)生附加誤差。這種場(chǎng)合應(yīng)選用耐磨性較好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里，同時(shí)建議傳感器安裝在垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水平安裝下半部局部磨損嚴(yán)重的缺點(diǎn)。也可以在傳感器進(jìn)口端加裝噴嘴形護(hù)套，相對(duì)延長(zhǎng)使用期。
　　
　　6.6 附著和沉淀
　　
　　 測(cè)量易在管壁附著和沉淀物質(zhì)的流體時(shí)，若附著的是比液體電導(dǎo)率高的導(dǎo)電物質(zhì)，信號(hào)電勢(shì)將被短路而不能工作，若是非導(dǎo)電層則首先應(yīng)注意電極的污染，譬如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刮刀式清垢電極等。刮刀式電極可在傳感器外定期手動(dòng)刮出沉垢。國(guó)外產(chǎn)品曾有電極上裝超聲波換能器，以清除表面垢層，但現(xiàn)已少見(jiàn)。也有暫時(shí)斷開(kāi)測(cè)量電路，在電極簡(jiǎn)短時(shí)間內(nèi)流過(guò)低壓大電流，焚燒清除附著油脂類(lèi)附著層。易產(chǎn)生附著的場(chǎng)所可提高流速以達(dá)到自清掃的目的，還可以采取較方便的易清洗的管道連接，可不拆卸清洗傳感器。
　　 非接觸型電極 EMF附著非導(dǎo)電膜層，儀表仍能工作，但若為高導(dǎo)電層則同樣不能工作。
　　
　　6.7 與流體接觸零部件材料的選擇
　　
　　與流體接觸的傳感器零部件有襯里（或絕緣材料制成的測(cè)量管）、電極、接地環(huán)和密封墊片，其材料的耐腐蝕性、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對(duì)流體的適應(yīng)性。由于零部件少，形狀簡(jiǎn)單，材料選擇靈活，電磁流量傳感器對(duì)流體的適應(yīng)性強(qiáng)。
　　
　?。?） 襯里材料（或直接與介質(zhì)接觸的測(cè)量管）
　　常用襯里材料有氟塑料、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。近年有采用高純氧化鋁999.7%AI2O3）陶瓷制成襯里的，但只限中小口徑傳感器。
　　 氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，如工業(yè)用水、廢污水及弱酸堿，價(jià)格zui為低廉。氟塑料具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性，但耐磨性差，不能用于測(cè)量礦漿液。氟塑料中zui早應(yīng)用的是聚四氟乙烯，因與測(cè)量管間僅靠壓貼，無(wú)粘結(jié)力，不能用于負(fù)壓管道，后開(kāi)發(fā)各種改性品種，實(shí)現(xiàn)注塑成形，與測(cè)量管有較強(qiáng)結(jié)合力，可用于負(fù)壓， 聚氨酯橡膠有*的耐磨耗性，但耐酸堿的腐蝕性較差。它的耐磨性相當(dāng)于天然橡膠的10倍，適用于煤漿、礦漿等；介質(zhì)溫度要低于40～60/70℃。氧化鋁陶瓷有*的耐磨耗性和對(duì)強(qiáng)酸堿的耐磨腐蝕性，耐磨性約為聚氨酯橡膠的10倍，適用于具有腐蝕性的礦漿；但性脆，安裝夾緊時(shí)疏忽易碎，可用于較高溫度（120～140/180℃）但要防止溫度劇變，如通蒸汽滅菌，一般溫度突變不能大于100℃，升溫150℃ 要有10min時(shí)間。
　　 通用型EMF幾種材料的壓力溫度大體適用范圍可參閱圖4。
　　
　　
　　
　　
　　
　　（2） 電極和接地環(huán)材料
　　 電極對(duì)測(cè)量介質(zhì)的耐腐是選擇材料首先考慮的因素，其次考慮是否會(huì)產(chǎn)生鈍化等表面效應(yīng)和所形成的噪聲。
　　1）選擇耐腐蝕材料 EMF電極的耐腐蝕性要求很高，常用金屬材料有含鉬耐酸鋼Icr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蝕鎳基合金）B、C、鈦、鉭、鉑銥合金，幾乎可覆蓋全部化學(xué)液。此外還有適用于漿液等的低噪聲電極，它們是導(dǎo)電橡膠電極、導(dǎo)電氟塑料電極和多孔性陶瓷電極，或包覆這些材料的金屬電極。在原則上電極材料的選擇應(yīng)從使用者借鑒該介質(zhì)在其他設(shè)備的應(yīng)用實(shí)際和以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。有時(shí)后要做必要的實(shí)驗(yàn)，如現(xiàn)場(chǎng)取液體樣品在實(shí)驗(yàn)室做待用材料的腐蝕性試驗(yàn)。的實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)場(chǎng)掛片，這是zui接近實(shí)際應(yīng)用條件的腐蝕性試驗(yàn)，可以得出比較可靠能否適用的結(jié)論。
　　2）避免電極表面效應(yīng) 電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，但有時(shí)候電極材料對(duì)被測(cè)介質(zhì)有很好的耐腐蝕性，卻不一定就是適用的材料，還要避免產(chǎn)生電極表面效應(yīng)。
　　電極表面效應(yīng)分為表面化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象以及電極的觸媒作用三個(gè)方面。
　　 化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)如電極表面與被測(cè)介質(zhì)接觸后，形成鈍化膜或氧化層。他們對(duì)耐腐蝕性能可能起到積極保護(hù)作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會(huì)被氧化，生成絕緣層。
　　對(duì)于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)------電極材料匹配，還沒(méi)有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗(yàn)，尚待在實(shí)踐中積累。
　　 接地環(huán)連接在塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端，他們的耐腐蝕要求比電極低，充分有一定腐蝕，定期更換。通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大從經(jīng)濟(jì)上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環(huán)。
　　
　　7、 安裝使用注意事項(xiàng)
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　7.1 使用時(shí)應(yīng)注意的一般事項(xiàng)
　　
　　
　　
　　 液體應(yīng)具有測(cè)量所需的電導(dǎo)率，并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開(kāi)容易產(chǎn)生電導(dǎo)率不均勻場(chǎng)所，例如其上游附近加入藥液，加液點(diǎn)設(shè)于傳感器下游。
　　
　　使用時(shí)傳感器測(cè)量管必須充滿(mǎn)液體（非滿(mǎn)管型例外）。有混合時(shí)，其分布應(yīng)大體均勻。
　　
　　 液體應(yīng)與地同電位，必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時(shí)，輸送液體產(chǎn)生摩檫靜電等原因，造成液體與地間有電位差。
　　
　　
　　
　　7.2 流量傳感器安裝
　　
　　
　　
　?。?） 安裝場(chǎng)所
　　
　　通常電磁流量傳感器外殼防護(hù)等極為IP65（GB 4208規(guī)定的防塵防噴水級(jí)），對(duì)安裝場(chǎng)所有以下要求。
　　
　　1） 測(cè)量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì)引起相分離的場(chǎng)所；測(cè)量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合尚未均勻的下游；測(cè)量化學(xué)反應(yīng)管道時(shí)，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；
　　
　　2） 盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓；
　　
　　3） 選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表；
　　
　　4） 避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；
　　
　　5） 易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所；
　　
　　6） 盡可能避開(kāi)周?chē)h(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
　　
　　7） 環(huán)境溫度在－25/－10～50/600℃范圍內(nèi)，一體形結(jié)構(gòu)溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些；
　　
　　8） 環(huán)境相對(duì)濕度在10%～90%范圍內(nèi)；
　　
　　9） 盡可能避免受陽(yáng)光直照；
　　
　　10） 避免雨水浸淋，不會(huì)被水浸沒(méi)。
　　
　　如果防護(hù)等級(jí)是IP67（防塵防浸水級(jí)）或IP68 （防塵防潛水級(jí)），則無(wú)需上述8）、10）兩項(xiàng)要求。
　　
　?。?） 直管段長(zhǎng)度要求
　　
　　 為獲得正常測(cè)量度，電磁流量傳感器上游也要有一定長(zhǎng)度直管段，但其長(zhǎng)度與大部分其它流量?jī)x表相比要求較低。90?彎頭、T形管、同心異徑管、全開(kāi)閘閥后通常認(rèn)為只要離電極中心線(xiàn)（不是傳感器進(jìn)口端連接面）5倍直徑（5D）長(zhǎng)度的直管段，不同開(kāi)度的閥則需10D；下游直管段為（2～3）D或無(wú)要求；但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測(cè)量管內(nèi)。各標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長(zhǎng)度亦不一致，匯集如表2所示，要求比通常要求高。這是由于為保證達(dá)到當(dāng)前0.5級(jí)精度儀表的要求。
　　
　　
　　
　　 擾流件名稱(chēng)
　　 標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程號(hào)
　　
　　ISO 6817
　　 ISO 9104
　　 JIS B7554
　　 ZBN 12007
　　 JJG 198
　　
　　 上游
　　 彎管、形管、全開(kāi)閘閥、漸擴(kuò)管
　　 10D 或制造廠(chǎng)規(guī)定
　　 10D
　　 5D
　　 5D
　　 10D
　　
　　 漸縮管
　　 可視作直管
　　
　　其他各種閥
　　 10D
　　
　　下游
　　 各類(lèi)
　　 未提要求
　　 5D
　　 未提要求
　　 2D
　　 2D
　　
　　
　　如閥能開(kāi)使用時(shí)，應(yīng)按閥截流方向和電極軸成45?角度安裝，則附加誤差可大為減少。
　　
　?。?） 安裝位置和流動(dòng)方向
　　 傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測(cè)量固液兩相流體垂直安裝，自下而上流動(dòng)。這樣能避免水平安裝時(shí)襯里下半部局部磨損嚴(yán)重，低流速時(shí)固相沉淀等缺點(diǎn)。
　　 水平安裝時(shí)要使電極軸線(xiàn)平行于地平線(xiàn)，不要處于垂直于地平線(xiàn)，因?yàn)樘幱诘夭降碾姌O易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過(guò)遮住電極表面，使輸出信號(hào)波動(dòng)。圖5所示管系中，c、d為適宜位置；a、b 、e為不宜位置，b處可能液體不充滿(mǎn)，a、e處易積聚氣體，且e處傳感器后管段短也有可能不充滿(mǎn)，排放口如f形狀所示。對(duì)于固液兩相流c處亦是不宜位置。
　　
　　
　?。?） 旁路管、便于清洗連接和預(yù)置入孔
　　
　　 為便于在工藝管道繼續(xù)流動(dòng)和傳感器停止流動(dòng)時(shí)檢查和調(diào)整零點(diǎn)，應(yīng)裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制，往往不易辦到。根據(jù)電極污染程度來(lái)校正測(cè)量值，或確定一個(gè)不影響測(cè)量值的污染程度判斷基準(zhǔn)是困難的。除前文所述，采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表，可解決一些問(wèn)題外，有時(shí)還需要清除內(nèi)壁附著物，則可按圖6所示，不卸下傳感器就地清除。
　　 對(duì)于管徑大于1.5～1.6m的管系在EMF 附近管道上，預(yù)置入孔，以便管系停止運(yùn)行時(shí)清洗傳感器測(cè)量管內(nèi)壁。
　　
　?。?） 負(fù)壓管系的安裝
　　
　　 氟塑料襯里傳感器須謹(jǐn)慎地應(yīng)用于負(fù)壓管系；正壓管系應(yīng)防止產(chǎn)生負(fù)壓，例如液體溫度高于室溫的管系，關(guān)閉傳感器上下游截止閥停止運(yùn)行后，流體冷卻收縮會(huì)形成負(fù)壓，應(yīng)在傳感器附近裝負(fù)壓防止閥，如圖7所示。有制造廠(chǎng)規(guī)定PTFE 和PFA 塑料襯里應(yīng)用于負(fù)壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時(shí)使用的壓力必須分別大于27、40、50KPa.
　　
　?。?） 接地
　　
　　 傳感器必須單獨(dú)接地（接地電阻100Ω以下）。分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點(diǎn)。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護(hù)管道上，除了傳感器和接地環(huán)一起接地外，還要用較粗銅導(dǎo)線(xiàn)（16mm2）饒過(guò)傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護(hù)電流于傳感器之間隔離。
　　 有時(shí)后雜散電流過(guò)大，如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響 EMF 正常測(cè)量，則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法。同樣有陰極保護(hù)的管線(xiàn)上，陰極保護(hù)電流影響 EMF 測(cè)量時(shí)，也可以采取本方法。
　　
　　
　　
　　
　　7.3轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜
　　
　　 一體型 EMF 無(wú)單獨(dú)安裝轉(zhuǎn)換器；分離型轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室，場(chǎng)所選擇余地較大，環(huán)境條件比傳感器好些，其防護(hù)等級(jí)是 IP65 或 IP64 （防塵防濺級(jí)）。安裝場(chǎng)所的要求與7.2節(jié)之（1）中3）、4）、6）、8）、9）、10）各條相同，環(huán)境溫度受電子件限制，使用溫度范圍比7）規(guī)定所列要窄些。
　　 轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率和信號(hào)電纜型號(hào)，即電纜的分布電容、導(dǎo)線(xiàn)截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠(chǎng)隨儀表所附（或規(guī)定型號(hào)）的信號(hào)電纜。電導(dǎo)率較低液體和傳輸距離較長(zhǎng)時(shí)，也有規(guī)定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說(shuō)明書(shū)”對(duì)不同電導(dǎo)率液體給出相應(yīng)傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業(yè)用水或酸堿液通?？蓚魉途嚯x100m。
　　 為了避免干擾信號(hào)，信號(hào)電纜必須單獨(dú)穿在接地保護(hù)鋼管內(nèi)，不能把信號(hào)電纜和電源線(xiàn)安裝在同一鋼管內(nèi)。

東莞市科迪儀器是專(zhuān)業(yè)的高低溫試驗(yàn)箱 、恒濕恒濕試驗(yàn)箱、冷熱沖擊試驗(yàn)機(jī)、 鹽霧試驗(yàn)箱、拉力試驗(yàn)機(jī)、各種振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、沙塵試驗(yàn)箱等環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)家。