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如何选择电磁流量计
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如何选择电磁流量计
1.1电磁流量计的应用概况
其中大口径电磁流量计较多应用于给排水工程，电磁流量计应用领域非常广泛。按应用场合有大口径、中小口径、小口径和微小口径之分。中小口径常应用于固液双相等难测流体或高要求场所，如丈量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液、钢铁工业高炉风口冷却水控制、长距离管道煤的水力输送的流量丈量和控制等，而小口径和微小口径常应用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。
1.2电磁流量计的精度等级和功能
有些精度高、功能多，市场上通用型EMF性能有较大差别。有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为（±0.5%±1%R精度低的仪表则为（±1.5%±2.5%FS两者价格相差12倍。因此丈量精度要求不很高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的只要求高可靠性和优良重复性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的
基本误差仅（±0.2%±0.3%R但有严格的装置要求和参比条件，有些型号仪表声称有更高的精确度。例如环境温度2022℃前后直管段长度要求分别大于10D和3D通常为5D和2D甚至提出流量传感器要与前后直管组成一体在流量规范装置上作实流校准，以减少夹装影响。因此在多种型号选择比拟时不要单纯只看高指标，要详细阅读制造厂样本或说明书做综合分析。
1.3电磁流量计的流速、满度流量、范围度和口径
应视流量而定。流程工业输送水等粘度不同的液体，选定仪表口径不一定与管径相同。管道流速一般是经济流速1.53m/sEMF用在这样的管道上，传感器口径与管径相同即可。
用于有易粘附、堆积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s最好提高到34m/s或以上，起到自清扫、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体，常用流速应低于23m/s以降低对衬里和电极的磨损。
1.4电磁流量计的液体电导率
使用EMF的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值（即下限值）。电导率低于阈值会产生测量误差甚至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型EMF的阈值在10-4～（5×10-6）S/cm之间，视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。非接触电容耦合大面积电极的仪表则可测电导率低至5×10-8S/cm的液体。
工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm，酸、碱、盐液的电导率在10-4～10-1S/cm之间，使用不存在问题，低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。表1列出若干液体的电导率。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低，认为不能使用，然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的情况，这类杂质增加了电导率。对于水溶液，资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的，实际使用的水溶液可能用工业用水配比，电导率将比查得的要高，也有利于流量测量。 [p]
1.5电磁流量计的液体中含有混入物
混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作，但测得的含气泡体积的混合体积流量；如气体含量增加到形成弹（块）状流，因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开，呈现输出晃动甚至不能正常工作。
如钻井泥浆、钻探固井水泥浆、纸浆等实际上已属非牛顿流体。由于固体在载体液中一起流动， 含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体同样可测得二相的体积流量。固体含量较高的流体。两者之间有滑动，速度上有差别，单相液体校验的仪表用于固液双相流体会产生附加误差。虽然还未见到EMF应用于固液双相流体中固形物影响的系统实验演讲，但国外有报告称固形物含量有14%时误差在3%范围以内；国黄河水利委员会水利科学研究所的实验称，丈量高沙含量水的流量，含沙量体积比17@%沙中值粒径0.35mm仪表丈量误差小于3%
频率较低的矩形激磁的EMF中会产生尖峰状浆液噪声，浆液内有较大颗粒擦过电极表面。使流量信号不稳，就要选用较高频率的仪表或有较强抑制浆液噪声能力的仪表，也可选用交流激磁的仪表或双频激磁的仪表。
会产生测量误差。但在磁路中置有磁通检测线圈补偿的EMF可减小混入铁磁体的影响。上海光华仪表厂在交流激磁仪表的实验演讲中称，含有铁磁性物质的流体对通常的EMF因丈量管内磁导率受铁磁体的不同含量而变化。水中含有液固重量比约41颗粒度≤0.15mm铁精矿石的矿浆，以80mm口径仪表作清水和浆液对比流量试验，通常的仪表示值变化7%装有磁通检测线圈的仪表，示值误差在±2%FS以内。
应注意对传感器衬里的磨损水平，对含有矿石颗粒的矿浆应用。丈量管内径扩大会产生附加误差。这种场所应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶衬里，同时建议传感器装置在垂直管道上，使管道磨损均匀，消除水平装置下半部局部磨损严重的缺点，也可以在传感器进口端加装喷嘴形护套，相对延长使用期。
1.6电磁流量计的附着和沉淀
若附着的比液体电导率高的导电物质，丈量易在管壁附着和沉淀物质的流体时。信号电势将被短路而不能工作，若是非导电层则首先应注意电极的污染，譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。刮刀式电极可在传感器外定期手动刮出沉垢。国外产品曾有电极上装超声波换能器，以清除表面垢层，但现已少见。也有暂时断开测量电路，电极间断时间内流过低压大电流，焚烧清除附着油脂类附着层。易产生附着的场所可提高流速以达到自清扫的目的还可以采取较方便的易清洗的管道连接，可不装配清洗传感器。
仪表仍能工作，非接触型电极EMF附着非导电膜层。但若为高导电层则同样不能工作。
1.7电磁流量计与流体接触零部件材料的选择
其材料的耐腐蚀性、耐磨耗性和使用温度上限等影响仪表对流体的适应性。由于零部件少，与流体接触的传感器零部件有衬里（或绝缘材料制成的丈量管）电极、接地环和密封垫片。形状简单，资料选择灵活，电磁流量传感器对流体的适应性强。
1电磁流量计的衬里资料（或直接与介质接触的丈量管）
如工业用水、废污水及弱酸碱，常用衬里资料有氟塑料聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。近年有采用高纯氧化铝99.99%A I2O3陶瓷制成衬里的但只限中小口径传感器。氯丁橡胶和玻璃钢用于非腐蚀性或弱腐蚀性液体。价格最为低廉。
2电磁流量计的电极和接地环材料
其次考虑是否会发生钝化等表面效应和所形成的噪声。电极对测量介质的耐腐是选择资料首先考虑的因素。
①选择耐腐蚀材料
常用金属资料有含钼耐酸钢1Cr18Ni12Mo2Ti哈氏合金（耐蚀镍基合金）BC钛、钽、铂铱合金，EMF电极的耐腐蚀性要求很高。几乎可覆盖全部化学液。此外还有适用于浆液等的低噪声电极，导电橡胶电极、导电氟塑料电极和多孔性陶瓷电极，或包覆这些材料的金属电极。原则上电极材料的选择应从使用者借鉴该介质在其他设备的应用实际或以往的经验来确定。有时要做必要的实验，如现场取液体样品在实验室做待用材料的腐蚀性试验，最好的实验是现场挂片，这是最接近实际应用条件的腐蚀性试验，可以得出比拟可靠的结论。
②防止电极表面效应
但有时候电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性，电极的耐腐蚀性是选择资料的重要因素。却不一定就是适用的资料，还要防止发生电极表面效应。电极外表效应分为外表化学反应、电化学和极化现象以及电极的触媒作用三个方面。
形成钝化膜或氧化层。对耐腐蚀性能可能起到积极维护作用，化学反应效应如电极表面与被测介质接触后。但也有可能增加表面接触电阻。例如钽与水接触就会被氧化，生成绝缘层。对于防止或减轻电极表面效应的介质----电极材料匹配，还没有像腐蚀性那样有充足的资料可查，只有一些有限经验，尚待在实践中积累。
耐腐蚀要求比电极低，接地环连接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端。通常选用耐酸钢或哈氏合金。因其体积大，从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。如金属工艺管道直接与流体接触就不需要接地环。
3．总论
企业生产经营管理将进一步深化，随着企业全面走向市场。流量计量越显重要，电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种，要发挥其作用，第一步要做好的工作就是选用好电磁流量计。因此，自动化仪表专业人员在具备一定的专业知识的前提下，有必要在其选用方面掌握一定的技巧和注意事项，只有如此，才干满足企业的要求，使流量计量发挥重要作用。
1.1电磁流量计的应用概况
其中大口径电磁流量计较多应用于给排水工程，电磁流量计应用领域非常广泛。按应用场合有大口径、中小口径、小口径和微小口径之分。中小口径常应用于固液双相等难测流体或高要求场所，如丈量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液、钢铁工业高炉风口冷却水控制、长距离管道煤的水力输送的流量丈量和控制等，而小口径和微小口径常应用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。
1.2电磁流量计的精度等级和功能
有些精度高、功能多，市场上通用型EMF性能有较大差别。有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为（±0.5%±1%R精度低的仪表则为（±1.5%±2.5%FS两者价格相差12倍。因此丈量精度要求不很高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的只要求高可靠性和优良重复性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的
基本误差仅（±0.2%±0.3%R但有严格的装置要求和参比条件，有些型号仪表声称有更高的精确度。例如环境温度2022℃前后直管段长度要求分别大于10D和3D通常为5D和2D甚至提出流量传感器要与前后直管组成一体在流量规范装置上作实流校准，以减少夹装影响。因此在多种型号选择比拟时不要单纯只看高指标，要详细阅读制造厂样本或说明书做综合分析。
1.3电磁流量计的流速、满度流量、范围度和口径
应视流量而定。流程工业输送水等粘度不同的液体，选定仪表口径不一定与管径相同。管道流速一般是经济流速1.53m/sEMF用在这样的管道上，传感器口径与管径相同即可。
用于有易粘附、堆积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s最好提高到34m/s或以上，起到自清扫、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体，常用流速应低于23m/s以降低对衬里和电极的磨损。
1.4电磁流量计的液体电导率
使用EMF的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值（即下限值）。电导率低于阈值会产生测量误差甚至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型EMF的阈值在10-4～（5×10-6）S/cm之间，视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。非接触电容耦合大面积电极的仪表则可测电导率低至5×10-8S/cm的液体。
工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm，酸、碱、盐液的电导率在10-4～10-1S/cm之间，使用不存在问题，低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。表1列出若干液体的电导率。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低，认为不能使用，然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的情况，这类杂质增加了电导率。对于水溶液，资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的，实际使用的水溶液可能用工业用水配比，电导率将比查得的要高，也有利于流量测量。 [p]
表1 若干液体在20℃时的电导率 
1.5电磁流量计的液体中含有混入物
混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作，但测得的含气泡体积的混合体积流量；如气体含量增加到形成弹（块）状流，因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开，呈现输出晃动甚至不能正常工作。
如钻井泥浆、钻探固井水泥浆、纸浆等实际上已属非牛顿流体。由于固体在载体液中一起流动， 含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体同样可测得二相的体积流量。固体含量较高的流体。两者之间有滑动，速度上有差别，单相液体校验的仪表用于固液双相流体会产生附加误差。虽然还未见到EMF应用于固液双相流体中固形物影响的系统实验演讲，但国外有报告称固形物含量有14%时误差在3%范围以内；国黄河水利委员会水利科学研究所的实验称，丈量高沙含量水的流量，含沙量体积比17@%沙中值粒径0.35mm仪表丈量误差小于3%
频率较低的矩形激磁的EMF中会产生尖峰状浆液噪声，浆液内有较大颗粒擦过电极表面。使流量信号不稳，就要选用较高频率的仪表或有较强抑制浆液噪声能力的仪表，也可选用交流激磁的仪表或双频激磁的仪表。
会产生测量误差。但在磁路中置有磁通检测线圈补偿的EMF可减小混入铁磁体的影响。上海光华仪表厂在交流激磁仪表的实验演讲中称，含有铁磁性物质的流体对通常的EMF因丈量管内磁导率受铁磁体的不同含量而变化。水中含有液固重量比约41颗粒度≤0.15mm铁精矿石的矿浆，以80mm口径仪表作清水和浆液对比流量试验，通常的仪表示值变化7%装有磁通检测线圈的仪表，示值误差在±2%FS以内。
应注意对传感器衬里的磨损水平，对含有矿石颗粒的矿浆应用。丈量管内径扩大会产生附加误差。这种场所应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶衬里，同时建议传感器装置在垂直管道上，使管道磨损均匀，消除水平装置下半部局部磨损严重的缺点，也可以在传感器进口端加装喷嘴形护套，相对延长使用期。
1.6电磁流量计的附着和沉淀
若附着的比液体电导率高的导电物质，丈量易在管壁附着和沉淀物质的流体时。信号电势将被短路而不能工作，若是非导电层则首先应注意电极的污染，譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。刮刀式电极可在传感器外定期手动刮出沉垢。国外产品曾有电极上装超声波换能器，以清除表面垢层，但现已少见。也有暂时断开测量电路，电极间断时间内流过低压大电流，焚烧清除附着油脂类附着层。易产生附着的场所可提高流速以达到自清扫的目的还可以采取较方便的易清洗的管道连接，可不装配清洗传感器。
仪表仍能工作，非接触型电极EMF附着非导电膜层。但若为高导电层则同样不能工作。
1.7电磁流量计与流体接触零部件材料的选择
其材料的耐腐蚀性、耐磨耗性和使用温度上限等影响仪表对流体的适应性。由于零部件少，与流体接触的传感器零部件有衬里（或绝缘材料制成的丈量管）电极、接地环和密封垫片。形状简单，资料选择灵活，电磁流量传感器对流体的适应性强。
1电磁流量计的衬里资料（或直接与介质接触的丈量管）
如工业用水、废污水及弱酸碱，常用衬里资料有氟塑料聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。近年有采用高纯氧化铝99.99%A I2O3陶瓷制成衬里的但只限中小口径传感器。氯丁橡胶和玻璃钢用于非腐蚀性或弱腐蚀性液体。价格最为低廉。
2电磁流量计的电极和接地环材料
其次考虑是否会发生钝化等表面效应和所形成的噪声。电极对测量介质的耐腐是选择资料首先考虑的因素。
①选择耐腐蚀材料
常用金属资料有含钼耐酸钢1Cr18Ni12Mo2Ti哈氏合金（耐蚀镍基合金）BC钛、钽、铂铱合金，EMF电极的耐腐蚀性要求很高。几乎可覆盖全部化学液。此外还有适用于浆液等的低噪声电极，导电橡胶电极、导电氟塑料电极和多孔性陶瓷电极，或包覆这些材料的金属电极。原则上电极材料的选择应从使用者借鉴该介质在其他设备的应用实际或以往的经验来确定。有时要做必要的实验，如现场取液体样品在实验室做待用材料的腐蚀性试验，最好的实验是现场挂片，这是最接近实际应用条件的腐蚀性试验，可以得出比拟可靠的结论。
②防止电极表面效应
但有时候电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性，电极的耐腐蚀性是选择资料的重要因素。却不一定就是适用的资料，还要防止发生电极表面效应。电极外表效应分为外表化学反应、电化学和极化现象以及电极的触媒作用三个方面。
形成钝化膜或氧化层。对耐腐蚀性能可能起到积极维护作用，化学反应效应如电极表面与被测介质接触后。但也有可能增加表面接触电阻。例如钽与水接触就会被氧化，生成绝缘层。对于防止或减轻电极表面效应的介质----电极材料匹配，还没有像腐蚀性那样有充足的资料可查，只有一些有限经验，尚待在实践中积累。
耐腐蚀要求比电极低，接地环连接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端。通常选用耐酸钢或哈氏合金。因其体积大，从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。如金属工艺管道直接与流体接触就不需要接地环。
3．总论
企业生产经营管理将进一步深化，随着企业全面走向市场。流量计量越显重要，电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种，要发挥其作用，第一步要做好的工作就是选用好电磁流量计。因此，自动化仪表专业人员在具备一定的专业知识的前提下，有必要在其选用方面掌握一定的技巧和注意事项，只有如此，才干满足企业的要求，使流量计量发挥重要作用。
