电磁流量计工作原理及安装规范

1、电磁流量计工作原理及安装规范 概述 电磁流量计（Electromagnetic Flowmeter）是由直接接触管道介质的传感器和上端信号转换器两部分构成。它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量电导率大于5s/cm的导电液体的流量，是一种测量导电介质流量的仪表。除了可以测量一般导电液体的流量外，还可以用于测量强酸、强碱等强腐蚀性液体和均匀含有液固两相悬浮的液体，如泥浆、矿浆、纸浆等。 电磁流量计电磁流量计特别设计了带背光宽温的中文液晶显示器，功能齐全实用、显示直观、操作使用方便，可以减少其他电磁流量计英文菜单所带来的不便。另外我们独家设计4-6多电极结构，进一步保证了测量精度并且任何时候无

2、需接地环，减轻了仪表体积和安装维护的麻烦。 电磁流量计在满足现场显示的同时，还可以输出420mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。 采用电磁感应原理测量介质流体流速的电磁流量计。它在管道的两侧加一个磁场，被测介质流过管道就切割磁力线，在两个检测电极上产生感应电势，其大小正比于流体的运动速度。可以用于测量酸、碱、盐溶液、水煤浆、矿浆、砂浆灰泥、纸浆、树脂、橡胶乳、合成纤维浆和感光乳胶等各种悬浮物、气化汽和粘性物质的流量。电磁流量计密封性能好，还可用于自来水和地下水道系统。而且测量过程不与流体接触，适于制药、生物化学和食品工业。

3、这种流量计还可检测血液流量。它的量程比约为100:1，精度一般为1%，由于这种传感器必须保持管道内电阻和测量电路阻抗之间有一定比例关系，因此在制造上有一定困难。当被测介质的电导率约为10欧姆·厘米时就开始产生困难，电导率更低时就产生原理性困难。当电导率为10欧姆·厘米时，就达到导电介质和电介质之间的“分界线”，热噪声电平随内阻的增大而显著增加。 电磁流量计是高精度、高可靠和使用寿命长的流量仪表，所以在设计产品结构、选材、制定工艺、生产装配和出厂测试等过程中每一个环节我们都非常细致讲究，还自行设计了一套中国最先进的，专用于电磁流量计的生产设备和流量实流标定装置，从而在软件和硬

4、件上都能切实保证产品长期的高质量。电磁流量计特别设计了带背光宽温的中文液晶显示器，功能齐全实用、显示直观、操作使用方便，可以减少其他电磁流量计英文菜单所带来的不便。另外我们独家设计4-6多电极结构，进一步保证了测量精度并且任何时候无需接地环，减轻了仪表体积和安装维护的麻烦 编辑本段工作原理 电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法 拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。 测量原

5、理 根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势e，其方向由右手定则确定，其大小与磁场的磁感应强度B，导体在磁场内的长度L及导体的运动速度u成正比，如果B， L，u三者互相垂直，则 e=Blu(3-35) 与此相仿.在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速u流动时，导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势： e=BD(3-36) 式中，为管道截面上的平均流速.由此可得管道的体积流量为： qv=(3-

6、37) 由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关.这就是电磁流量计的测量原理. 需要说明的是，要使式(337)严格成立，必须使电磁流量计测量条件满足下列假定： 磁场是均匀分布的恒定磁场; 被测流体的流速轴对称分布; 被测液体是非磁性的; 被测液体的电导率均匀且各向同性。 选型和安装说明 电磁流量计广泛应用于污水，氟化工，生产用水，自来水行业以及医药，钢铁等等诸多方面。由于原理决定了它只能测导电液体。虽说它在可靠性和稳定性方面都比其它种类的流量计要好许多，但客户在实际使用过程中，还是会发生一些问题，下面我就电磁流量计在选型和安

7、装上详细说一下： 一， 和其它流量计一样，虽然电磁流量计它的测量范围比是30：1，比涡街流量计和差压式流量计都要高，但也是有限制的，许多客户定表时，常常把它和水表相比较，以为可以测量很低的流速，一般情况下，它只能测0.1m/s.低于此流速电磁流量计就很难正确测量。所以定货初期对流量范围比要搞清楚。定货时不能按原先管道口径来定货，最好按你实际流量来定仪表口径。 二， 和其它流量计一样，电磁流量计对安装前后直管道也有要求，只不过比其它类流量计要求更低，但最关健一点要满足：就是满管，再满管。不满管的情况下容易引起流量计乱跳： 三， 和其它流量计一样，电磁流量计也有防护等级，一般一体式的防护等级为IP

8、65，分体式的为IP68(针对传感器而言)，如果客户对仪表安装环境有要求，安装地点在地下阴井或其它一些潮湿的地方，建议客户选用分体式的。以免选错对仪表造成损害。 四， 电磁流量计可以测腐蚀性液体，但定货初期客户要正确提供其它测量介质属性，以免选型时对电极选型上的错误，导致传感器在后期使用过程中报废，给客户带来不便和经济上的损失。 五， 电磁流量计虽说可靠性比较好，一般情况下不会损坏，但由于其原理决定，传感器电极表面一直和液体接触，时间久了，电极表面比较容易受污染。所以电磁流量计一般情况下，客户有条件拆的情况下，建议一年到一年半之间拆出来清洗一次电极以保证流量计整机的测量精度。任何仪器仪表都是需

9、要“保养”的，电磁流量计也不例外。 六，在主管线是垂直管线时，一般情况下，要求水流是至下而上，尽量不要至上而下。后者容易引起流量波动比较大。安装除了满管以外，这点也是很重要的，其次就是前后直管道的距离了。 构造及用途 流量计由一次装置和二次装置组成，按一次装置和二次装置的组合形式流量计可分为分体型和一体型；流量计主要用于测量导电液体的体积流量。（摘录：JJG 1033-2007 电磁流量计检定规程） 计量性能要求 1 准确度等级 流量计在规定的流量范围内准确度等级、最大允许误差应符合表1的规定。流量计误差表示使用相对示值误差。 准确度等级和最大允许误差 准确度等级 0.2 （0.25） （0.

10、3） 0.5 最大允许误差 ±0.2% （±0.25%） （±0.3%） ±0.5% 准确度等级 1.0 1.5 2.5 / 最大允许误差 ±1.0% ±1.5% ±2.5% / 注：优先采用不带括号的等级 2 引用误差 对于用于瞬时流量指示的流量计误差表示也可使用引用误差，其最大允许误差系列应符合表1规定，其检定结果的标书中不再给出准确等级，而使用其最大允许误差表示，且还应在最大允许误差后标注FS，如±0.5%FS。 3误差表示方法和选取原则 在一台流量计的一次检定中，应按照准确度等级和引用误差之中的一种给出流量

11、计误差表示方法；对于使用相对示值误差和引用误差组合表示误差的流量计，一次检定中也应统一使用一种方法表示其误差。 4重复性 流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/3。 特点 测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。 测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命极长。 由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的，是管道载面上的平均值，因此传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径。 传感器部分只有内衬和电极与被测液体接触，只要合理选择电极和内衬材料，即可耐

12、腐蚀和耐磨损。 转换器采用国际最新最先进的单片机（MCU）和表面贴装技术（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零点稳定，参数设定方便。点击中文显示LCD，显示累积流量，瞬时流量、流速、流量百分比等。 双向测量系统，可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料，确保产品的性能在长时候内保持稳定。 电磁流量计分类：分体型电磁流量计，一体型电磁流量计 分体型电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表，采用单片机嵌入式技术，实现数字励磁，同时在电磁流量计上采用CAN现场总线，属国内首创，技术达到国内领先水平。 分体型电磁流量计在满足现场显示的同时，还可以输出4

13、20mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。 分体型电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相流，高粘度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。 性能特点 仪表结构简单、可靠，无可动部件，工作寿命长。无截流阻流部件，不存在压力损失和流体堵塞现象。 无机械惯性，响应快速，稳定性好，可应用于自动检测、调节和程控系统。 测量精度不受被测介质的种类及其温度、粘度、密度、压力等物理量参数的影响。采用聚四氟乙烯或橡胶材质衬里和Hc、Hb、316L、Ti等电极材料的不同组合可适应不同介质的需要。 备有管道式、插入式等多种流量计型

14、号。 采用EEPROM存贮器，测量运算数据存贮保护安全可靠。 具备一体化和分离型两种型式。 高清晰度LCD背光显示。 一体型电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制定，用来测量导电流体的体积流量。由于独特的特点，目前已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量。主要用于化工、造纸、食品、纺织、冶金、环保、给排水等行业，与计算机配套可实现系统控制。 1电磁流量计没有可动部件，也没有阻流件，不会引起压力损失，同时也不会引起磨损，阻塞等问题。 2电磁流量计是一体积流量测量仪表，在测量过程中不受被测介质的温度、粘度、密度以及导电率（在一定范围内）的影响。 3电磁流量计的量程范围宽，可达1：100。此外，电磁流量

15、计只与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称的流动状态（层流或紊流）无关。 4电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，而且线性好，因此可以将测量信号直接用转换器线性的转换成标准信号输出。LD-T型可就地指示，LD型可远距离传送。 分类 按激磁方式分类 要产生一个均匀恒定的磁场，就需要选择一种合适的励磁方式。如按励磁电流方式划分，有直流励磁、交流（工频或其他频率）励磁、低频矩形波励磁和双频矩形波励磁。 1.直流励磁 直流励磁方式用直流电或采用永久磁铁产生一个恒定的均匀磁场。这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响。但是使用直流磁场易使

16、通过测量管道的电解质液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正负离子，在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极，这将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响仪表的正常工作。所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属流量（常温下的汞和高温下的液态钢、锂、钾）等。 2.交流励磁 工业上使用的电磁流量计，大都采用工频（50Hz）电源交流励磁方式产生交变磁场，避免了直流励磁电极表面的极化干扰。但是用交流励磁会带来一系列的电磁干扰问题（例如正交干扰、同相干扰、零点漂移等）。现在交流励磁正在被低频方波励磁所代替。 3. 低频方波励磁 低频方波励磁波形有二值（正-负）和三值（正-零

17、-负-零）两种，其频率通常为工频的1/21/32。低频方波励磁能避免交流磁场的正交电磁干扰，消除由分布电容引起的工频干扰，抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流，排除直流励磁的极化现象。 按连线制式分类 1. 四线制 传统的电磁流量计的输出信号线和电源线（或流量传感器和传感器间的激磁电流线）分别由2组各2根导线的四线制组成，仍是当前的主要制式。 2.二线制 当前温度、压力/差压、流量和物位等参量现场仪表趋向于输出信号和电源共用导线的二线制仪表发展。二线制仪表毋须市电电源，而电磁流量计常装在无市电供给的偏远场所，采用二线制可节省市电布线工程费用。 量程范围确认 一般工业用电磁流量计被测介质流速

18、以46m/s为宜，在特殊情况下，最低流速应不小于0.1m/s，最高应不大于12m/s。若介质中含有固体颗粒，常用流速应小于3m/s，防止衬里和电极的过分磨擦；对于粘滞流体，流速可选择大于2m/s，较大的流速有助于自动消除电极上附着的粘滞物的作用，有利于提高测量精度。 在量程Q已确定的条件下，即可根据上述流速V的范围决定流量计口径D的大小，其值由下式计算： Q=D2V/4 Q:流量（/h）D:管道内径 V：流速（m/h） 电磁流量计的量程Q应大于预计的最大流量值，而正常的流量值以稍大于流量计满量程刻度的50%为宜 参考流量范围 口径(mm) 流量范围(m3/h) 口径(mm) 流量范围(m3/h) 15 0.066.36 450 57.23 5722.65 20 0.1111.3 500 70.657065.00 25 0.1817.66 600 101.7410173.6 40 0.4545.22 700 138.4713847.4 50 0.7170.65 800 180.8618086.4 65 1.19119.4 900 228.912