浅谈电磁流量计的如何选择

1 前言 众所周知，要做到用好仪表，首先要选好 仪表。根据测量对象、测量介质参数和工作条件选择流量计的类型、规格和安装方式，是仪 表选型的最重要环节。电磁流量计是运用法 拉第电磁感应定律的原理，即导电物体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应 电动势，对于同一规格的电磁流量计流量大 小与感应电动势成正比。由于电磁流量计的原理和结构决定的，其具有无压力损失、适用 范围广、不受介质物理特性变化影响、量程比 大、精度高和维护管理方便等优点，现在使用电磁流量计的企事业单位越来越多，其应用 遍布各个行业。理论上，只要被测流体具备一 定的导电性(导电率大于5~S／em)，就可以选 用电磁流量计。
2选择要点
2．1 精度等级和功能 根据测量要求和使用场合选择仪表精 度等级，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，应该选择精度 等级高些，如1．0级、0．5级，或者更高等级； 用于过程控制的场合，根据控制要求选择不同精度等级；有些仅仅是检测一下过程流 量，无需做精确控制和计量的场合，可以选 择精度等级稍低的，如1．5级、2．5级，甚至4．0级，这时可以选用价格低廉的插入式电 磁流量计。
不同型号电磁流量计的功能差别也很大，简单的就只能测量单向流量，有的只输出 模拟信号；多功能的可以双向流量测量、量程 切换、上下限报警、空管报警、远程通信等等。 选型者应该根据不同要求确定选用具有不同 功能的流量计。
2．2 测量介质流速、仪表量程与口径 测量一般的介质时，电磁流量计的满度 流量可以在测量介质流速0．5—12m／s范围内 选用，范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否 在流速范围内确定，即当管道流速偏低，不能 满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准 确度不能保证时，需要缩小仪表口径，从而提 高管内流速，得到满意测量结果。
测量导电性良好的液体，通常最大流速 不超过5m／s，经济流速范围在1．5m／s～3m／s。
测量低电导率的流体，则尽可能选择低 流速，原因是流速提高流动噪声会增加，从而 导致流量信号输出晃动现象。
测量易粘附、易沉积、积垢的流体，流速 不低于2m／s，最好提高到3~4m／s，这样可以 避免粘附、沉积和结垢发生。
测量磨损性强的浆液，则流速应低于2～ 3m／s，从而降低对电极和衬里的磨损。 通常电磁流量计测量范围在20倍以上； 当需要时，可以选用带量程自动切换功能的 仪表，其测量范围超过50倍，甚至100倍。
2．3 电极材料和接地环材料
电极对测量介质的耐腐蚀性决定选择什 么电极材料，同时要求电极不能出现表面效 应。也就是说，电极的耐腐蚀性是选择材料的重要依据，但是有时电极材料对被测介质有很 好的耐腐蚀性，却不一定是适用材料，还要看 是否产生电极表面效应。
2．3．1电极材料
电磁流量计电极的耐腐蚀性要求极高， 不允许腐蚀，但是极低的腐蚀在工程实际应用中还是存在的。腐蚀会破坏电极与衬里的密 封，从而造成介质泄漏，轻则破坏绝缘，导致仪 表不能使用，重则损坏整个流量传感器。常用 的电极材料及适用介质见表1：
上表列举的是工程上常见的，需要了解更 多的腐蚀介质请查《腐蚀数据与选材手册》。手
册资料上的数据大部分是在实验室条件下取 得的，而实际使用的流体往往含有微量杂质， 甚至是多种杂质混合液，他们的腐蚀性和单一 介质的腐蚀性有着显著的差别。所以在重要场 合使用时，有必要现场做腐蚀性试验。

2．3．2电极表面效应
电极表面效应分为表面化学反应、电化 学和极化现象、电极的触媒作用三个方面。
表面化学反应如电极表面和介质接触后，形成氧化层或钝化膜，从而增加表面接触 电阻，有的甚至产生绝缘层(例如钽被氧化生 成绝缘层)。
电化学过程产生的干扰电势，致使电解 质在两电极表面形成不同极性，即产生极化。 电化学电势产生变化的随机噪声，引起仪表输出波动，有时因电化学电势突变而使得输 出信号产生尖峰脉冲。
被测介质在电极的触媒作用下产生化学反应。例如铂电极电磁流量计在测量双氧水时会在电极表面产生气雾，流量为零时也会 产生一个波动的输出信号。
2．3．3接地环材料
在塑料管道或者有绝缘衬里的金属管道 安装电磁流量计时，在传感器的两端需要安 装接地环，其耐腐蚀性要求比电极低，如果腐 蚀产生，则定期更换。
如果被测介质导电率较低，可用金属短 管代替接地环，确保接地效果。
接地环材料应与电极相同，不然的话易产 生电化学的极化电势。一般选用3 16L或哈氏合 金，从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。
金属工艺管道和介质直接接触，接地线直 接和金属管道或法兰连接，所以不需要接地环。
2．4衬里材料
常用的衬里材料有各种橡胶、氟塑料和 陶瓷等。
氟塑料具有良好的耐化学腐蚀，但是耐 磨性差，不能用于含有固体颗粒的浆液。
氯丁橡胶价格低廉，用于非腐蚀或弱腐 蚀液体，如工业供水、污水和弱酸碱液。聚氨 酯橡胶有良好的耐磨性，适用于含有固体颗 粒的浆液，如水煤浆。
氧化铝陶瓷具有极好的耐磨性和耐腐蚀 性能，使用于有腐蚀性的、含有固体颗粒的浆液，如腐蚀性矿浆。但是陶瓷的温度变化适应 性差，温度剧变会损坏。
同时陶瓷极易破碎，不适用有震动场所。 粘结性不好的衬里材料不得用于负压或 会产生负压的管道上。
常用衬里材料适应性见表2。
2．5介质温度、压力及安装环境
由于电磁流量计本身结构(内衬材料和 线圈)决定它不可能耐太高的温度，一般上限温度l60℃，即便这样也要区分出常温型和高温型(110~160~(2)，以决定仪表结构采用传 感器与转换器的连接是一体式还是分体式。介质最高工作温度和最低工作温度都必须在 流量计规定的温度范围内。

仪表按有限的几个压力等级制造，一般 公称压力0．6MPa、1．OMPa、1．6MPa、4。OMPa 等，实际选型时尽可能按压力等级选，否则需 提出特殊订货。
电磁流量计和大部分转换器都是现场安 装仪表，根据安装环境不同要做好电磁流量 计的外保护，一般有IP65防尘防喷水级、IP67防尘防浸水级和IP68防尘防潜水级，通 常这些防护就足可以满足通用电磁流量计要 求，另外潜水型多采用分体式结构。暴露在现场环境的传感器外壳和表体连接法兰也要防护环境的侵蚀，一般选用不锈钢外壳和法兰。
被测介质属于易燃易爆或者仪表安装环 境属于易燃易爆场所，仪表的选型和系统设 计及安装都应符合防爆规程。
2．6介质电导率
使用电磁流量计的先决条件是被测介质 (各种液体)必须是导电的，至少不能低于阈 值(下限值)，导电率低于阈值会使测量误差过大甚至不能使用。实际使用的导电率要比 产品供应商提供的阈值大，因为制造厂规定 的阈值是在理想的使用状态下取的，而实际上常常受一些使用条件限制，比如导电均匀 性、外界电磁干扰、连接信号线等影响。
一般工业水及水溶液的电导率大于 100~s／cm，酸、碱、盐溶液的电导率在lOOp,s／cm~9Oms／cm，低度蒸馏水在lO1．~s／cm 左右，都能正常使用电磁流量计。
石油及其制品和有机溶剂电导率很低， 一般不能使用电磁流量计。
需要注意的是，一般从理化参考书上查 到的电导率是纯液时的电导率，而工程实际 使用的介质成分比较复杂，加上温度影响，往往和资料上的数据不完全一致，必要时可以 取样测定。同时有些纯液电导率低而不能使 用电磁流量计，但是实际上使用时会有些杂质，这类杂质存在增加了电导率，以致电磁流 量计可以使用，这种例子还不少，但是需要取 样测定介质的导电率。
3安装要求和注意事项
3．1 确保传感器内液体处于满管状态
传感器可以水平、倾斜或垂直安装，但是 要求测量管内充满被测流体，不能有非满管 或者气泡聚集在测量管内。
如需倾斜安装，应安装在流体上升段；如垂 直安装，应安装在流体流向是自下而上管段。
如在敞口排放的水平管道安装，应保证 管内流体不倒空。如在两水平段有落差5m 以上的高段水平管道安装，防止上水平段管 内液体倒空，在上水平段管末端设“门型”管 凸起，并在“门型”管最高点设自动排气装置。
3．2传感器内液体流场稳定无漩涡。多介质 混合均匀
仪表上游、下游应有足够的直管段，一般上游长度不少于10倍管道通径，下游长度有3倍管道通径。如果上游侧有两个弯头或非全开式阀门(如调节阀)等形式的阻流管件，上游直管段需要更长。如果现场条件不能满足，则在上游侧安装整流器，改善流体流场无漩涡。
为了有稳定的流场，流量计不应安装在 泵的入口侧，应安装在泵的出口侧，并且尽可 能地离泵远些。
流量计安装在两种液体混合点下方，混 合点至流量计距离要足够远，一般不少于30 倍管道通径，使得测点处介质是混合均匀的。
3．3保护衬里不被损坏
安装电磁流量计时，不能用管棒或绳索 穿过测量管进行搬运、吊装，以免损坏衬里。
安装F4衬里的流量计，法兰在拧紧时 注意用力均匀，否则容易压坏衬里，最好使用 力矩扳手。
在负压管道使用流量计，衬里要粘结牢 固，粘结性不好的衬里不得用于负压管道，包 括泵吸入侧管道。
测量管道有振动，应该在流量计两侧管道 安装固定支架，必要时用软性连接隔断震源。
3．4避免电极周围沉积杂物
测量带颗粒的液体，最好采用垂直安装， 这样在液体停止流动时，固体颗粒不会在测 量管内沉积。
测量海水、原水，在电极区域会沉积污泥 或生长生物，因此要定期清洗测量管，周期一 般一年一次。故在大口径流量计附近管道上 设人孔，在小口径管道上设手孔，方便对测量 管进行人工清洗。
3．5设置良好接地装置
一般传感器供货时已经设计了接地电 极，但是当外界电磁场干扰较大时，电磁流量 计应另行设置接地装置，接地线采用截面积 大于4ram 的多股铜线，接地线埋入潮湿地 下lm，接地电阻小于10n，不能和电机或其 他设备共用地线。
4 结束语
总之，电磁流量计的选用较之其他流量 仪表要复杂很多，以上几个方面是电磁流量计 的选择和使用的要点，其中最关键的是电极和 衬里材料的正确选择。如果能正确选用和正确 安装了电磁流量计，既可以提高其使用寿命， 又能做到既经济又准确地测量液体流量。