1 概述

    电磁流量计是一种常用的流量测量仪表，随着现代精细化工技术的迅猛发展，越来越广泛地应用于石化、造纸、冶金、环保、食品等行业领域。电磁流量计用于对复杂的工业管道系统进行流体监测^[1]_、对系统的原料及成品情况进行实时监控、为系统的自动化控制提供依据等等。

    由于电磁流量计分布分散，运行环境较为复杂，其安装工艺极可能影响其运行工况和发生故障的机率，从而影响整个仪表控制系统的运行。故对电磁流量计原理的分析、安装工艺的研究，以及调试技术的不断总结和更新十分必要。

    2 电磁流量计的工作原理

    电磁流量计主要由信号转换器与传感器构成，其原理是基于法拉利电磁感应定律，在传感器中与被测管轴线垂直方向安装一对检测电极，当流量计接入液态介质管道，导电液态物质沿管轴侧运动时，导电液体作切割磁力线运动而产生感应电动势，此感应电动势由检测电极测出，其理论数值为：

    E=kVBd

    式中：E为感应电动势；k为调整系数，因仪表构造而异；V为被测液体平均流速；B为磁感应强度；d为被测管内径。

    原理图如图1所示，测量流量时，流体流过垂直于流动方向的磁场，导电性流体的流动感应出一个与平均流速成正比的电势。其感应电压信号通过两个电极检出，并通过电缆传送至转换器，经过信号处理及相关运算后，将累计流量和瞬时流量显示在转换器的显示屏上。

 

    3 电磁流量计的选型

    3.1 口径选择

    选择电磁流量计时一般通过流体的性质、流速等因素来确定其选用口径。

    一般而言，当管道流速在0.5～1.5m/s为经济流速，若流体介质对侧壁磨损性较小，建议长期流速大于3m/s，但应小于7m/s，此时可选取小于管径的流量计。

    3.2 内衬材料选择

    电磁流量计主要用于测量流体物质的流量，而根据被测物质的腐蚀性、磨损性、温度及凝结性等特点，应选择不同内衬材料的流量计^[2]_。

    电磁流量计通常所用的内衬材料及其特点分述如下。

    1）天然橡胶，其耐温范围为-10℃～70℃，耐磨损、绝缘性能好，耐腐蚀性能一般。

    2）氯丁橡胶，较天然橡胶具有更好的弹性，也更耐磨，但耐寒性较差。

    3）聚氨脂橡胶，适用温度较天然橡胶更低，可达-25℃。

    4）丁晴橡胶，较天然橡胶更耐高温，更耐磨，弹性较差，但耐油性能相当好。

    5）聚四氟乙烯，是塑料的一种，它耐酸、碱性能极好，但对部分液态氟、氧、臭氧等非常态物质的腐蚀及负压等抵抗力较差，耐磨损性能也较差。

    3.3 电极材料的选择

    电磁流量计的电极装于其管道内壁，与被测物质直接接触，故应根据被测物质的腐蚀性选定。一般用于制造电极的材料包括：钛（Ti），耐强酸性；钽（Ta），测量精度高；铂-铱（Pt-Yi）合金，耐腐蚀能力强；哈氏合金C（HC），可用于高温次氯酸盐、硫酸、硝酸的测量；316L，耐腐蚀能力一般，但价格低廉。

    在选择电磁流量计时，应根据测量的精密度要求、被测物腐蚀性、价格承受能力来进行电极材料的选取^[3]_。

    3.4 其它参数的选择

    电磁流量计的选择还应考虑防护等级、连接法兰及电缆等因素。

    电磁流量计的连接法兰选择应根据管道确定，特别对于腐蚀性流体管道，不允许随意对管道进行现场加工焊接，应慎重选择。

    4 电磁流量计的安装

    4.1 安装准备工作

    电磁流量计安装前，应仔细核对其参数，主要核对其口径、内衬、电极等参数是否符合设计要求，有集中BA控制的应确认其与控制系统的匹配性。

    在安装前，应对已安装好的管道进行防腐处理，法兰接口处应清理干净，在确认被测物质流向之后，按流量计上所标定的方向准备安装。

    4.2 安装方位的选取

    由于电磁流量计安装于流体管道上，其测量数据的准确性与其内部液态物质的充满度有关，故在选取安装位置时，应注意以下几点：

    1）流量计不得安装在泵的抽吸侧，如图2所示；

 

    2）开口排放的管道，流量计应装在可存储液体的底段，以免倒吸空气影响测量精度，如图3所示；

    3）电磁流量计附近需装阀门时，阀门应装于流量计的下游；

    4）管道落差较大时，需在流量计的下游设置上弯及排所阀；

    5）安装电磁流量计时，应充分考虑管道中产生气泡的可能性，予以避免。

    4.3 电磁流量计安装及接地

    电磁流量计的安装方式一般为法兰式，利用与其匹配的法兰即可连接管道。在安装前应确保管道的吹扫、试压等工作已完成。

    由于电磁流量计的测量感应电流很小，电压较低，易受外界电磁噪声的影响，故在安装时应进行可靠的接地连（跨）接。金属管道电磁流量计接地连（跨）接方法如图4所示，带阴极保护的电磁流量计重复接地连接方法如图5所示。

 

    5 电磁流量计接线及调试

    5.1 接线

    在电磁流量计接线前，应确认其安装方位、方向准确无误，并进行现场清扫，无积尘后方可接线。电磁流量计的接线包括电源线、输入/输出信号线、传感信号线和工作接地线的连接。综合接线如图6所示。

 

    在上述接线过程中，应重视以下几种类型线路的接线。

    1）输入/输出信号。大部分电磁流量计均可通过外带的PLC进行编程、检测，也可通过通信总线接受主控制系统的输入指令，故电磁流量计设置了信号输入接点、测量值临界报警指令等接入点。输出信号可通过模拟点接出，也可与输出信号组合通过RS-232通信接口实现与PC的联机。

    2）传感器连线。若流量计与传感器为分体式安装，流量计与传感器之间还需进行连线，用于将传感电流通过流量计的测量终端（实际上是磁极与电压测量单元），用以测量各被测参数。

    3）接地线。由于电磁流量计的工作电流较小，极易受外界电场变化的干扰，所以其电源、信号线均须配套接地线，以确保测量数据的准确，消除测量过程中数据的频繁振荡^[4]_。

    5.2 调试

    1）调试前检查及准备

    电磁流量计在调试前，应对管道及流量计进行彻底检查，包括管道杂物等清理，油性介质管道还需进行干燥处理。

    调试前的检查还包括电气线路的检查，首先应对线路的接地进行检测，确保接地可靠后方可进行其它线路的测试检查，以免造成线路容性效应，储存电量，或是测量电源对仪器产生破坏作用。另外，还需进行绝缘电阻及接地电阻测试。

    2）通水调试

    无论是测量水性介质、混悬液体，还是测量油性介质的仪表，在正式调试前，均应模拟实际测量介质的温度、压力、流速等条件进行通水调试。若在通水试验过程中发生异常，或是参数缺失，应对仪表进行单体检测或送出产单位进行校验。

    3）系统调试

    电磁流量计在进行完单项功能通水测试，控制主机各项预备调试完成后，可进行系统调试。油性介质管道需进行干燥后方可通入被测介质进行系统运转。

    系统调试时，主机系统应预先对各个测量点进行编码扫描，确保各仪表部件均在正常工作状态后方可进行功能性调试。功能性调试时，由主机系统对各仪表分别进行参数的读取，临界值报警试验等，然后进行控制数据的写入。逐一进行调试，并将相关数据发送到相关上机位进行分析。

    主机在系统各仪表调试完成后，可进行仪表终端单体PLC编程调试。PLC编程调试对仪表调试具有重要意义，它可在不影响主机工作状态的情况下，对单个仪表进行数据读取、参数写入和调整。现代PLC技术的发展，使其在电磁仪表调控中的应用显得更加方便，大部分的电磁流量计均可选购与其产品相配套的PLC编程控制器，通过专门的接口，可进行单个仪表的调试。

    调试完成后，应在连续的工况条件下进行24小时的不间断测量，观察其测量数据的稳定性、可靠性，并结合其它测量方式进行校对，直至系统各电磁仪表均能按设计要求运行，方可进行系统预验收。

    6 总结

    通过电磁流量计在工业管道控制系统的应用，在仪表的选型、安装工艺的调整、试验等方面进行总结，为提高工业管道控制系统中电磁仪表安装、调试的成功率积累了一定的技术经验，为工业管道控制系统更高程度的集成化、自动化提供了实践经验。