電磁流量計(jì)的選型及安裝使用時(shí)應(yīng)需要注意的地方

在企業(yè)應(yīng)用電磁流量計(jì)的計(jì)量實(shí)踐中，有些單位的計(jì)量人員不注重其選擇與安裝要點(diǎn)，往往達(dá)不到計(jì)量的預(yù)期目的。在此，筆者就電磁流量計(jì)的選擇與安裝要點(diǎn)做一探討，供有志提高企業(yè)計(jì)量水平的網(wǎng)友切磋。
一、首要明確本單位的計(jì)量需求
應(yīng)明確的計(jì)量需求有若干，主要有：測(cè)量介質(zhì)，流量m3/h（小、工作點(diǎn)、大），介質(zhì)溫度℃，介質(zhì)壓力MPa，安裝形式（管道式或插入式）等。
二、選用電磁流量計(jì)的前提條件
1、被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電性的液體（即要求被測(cè)的流體具有低限度的電導(dǎo)率）。
2、被測(cè)介質(zhì)不應(yīng)含有較多的鐵磁性介質(zhì)或氣泡。
三、應(yīng)了解電磁流量計(jì)的測(cè)量原理
其測(cè)量原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即測(cè)量流量時(shí)流體流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，導(dǎo)電性流體的流動(dòng)而感應(yīng)出一個(gè)與平均流速（亦稱(chēng)體積流量）成正比的電壓，該電壓信號(hào)通過(guò)二個(gè)與流體直接接觸的電極檢出，并通過(guò)電纜傳送至放大器，然后再將其轉(zhuǎn)換成一輸出信號(hào)。
四、應(yīng)了解電磁流量計(jì)的主要特點(diǎn)
其主要特點(diǎn)有：⑴測(cè)量管內(nèi)基本無(wú)壓損，不易堵塞，對(duì)漿液類(lèi)測(cè)量具有*的適應(yīng)性；⑵直管段要求低；⑶低頻矩形波勵(lì)磁，不受工頻及現(xiàn)場(chǎng)集散干擾的影響，工作穩(wěn)定可靠；⑷變送器軀體可采用全不銹鋼，加裝襯里材料后具有防酸、防堿、防腐蝕能力；⑸現(xiàn)場(chǎng)顯示型轉(zhuǎn)換器可采用的智能芯片，參數(shù)設(shè)定方便；⑹變送器內(nèi)部可設(shè)自校系統(tǒng)，可隨時(shí)對(duì)變送器常數(shù)及出廠校驗(yàn)值進(jìn)行自校，便于調(diào)試和維修；⑺測(cè)量范圍寬，滿(mǎn)量程流速設(shè)定可在0.3m/s—12m/s范圍內(nèi)；⑻其插入式可在不斷流狀態(tài)下進(jìn)行安裝或拆卸；⑼使用范圍廣：可應(yīng)用于化工、冶金、造紙、食品、石油、城市供水等領(lǐng)域。
五、型號(hào)的選擇要點(diǎn)
1、首要明確是選擇管道式電磁流量計(jì)，或是插入式電磁流量計(jì)。
2、一般情況下選擇現(xiàn)場(chǎng)無(wú)顯示型電磁流量計(jì)，其輸出的4—20mA（或0—10mA）電流信號(hào)至控制室的二次儀表上并可顯示流量和總量。
3、若強(qiáng)調(diào)便于現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)觀察管道內(nèi)流量，則可選擇現(xiàn)場(chǎng)顯示型電磁流量計(jì)。
4、在環(huán)境要求或測(cè)量精度要求較高時(shí)，可選擇安全電壓智能型電磁流量計(jì)。
5、在200mm以上大管徑測(cè)量流量或不斷流狀態(tài)裝拆，可優(yōu)先選擇插入式或增強(qiáng)插入式電磁流量計(jì)。
六、傳感器口徑的選擇要點(diǎn)
1、選擇傳感器的口徑與連接的工藝管道口徑相同
其優(yōu)點(diǎn)是安裝方便（不需異徑管）；其前提是管內(nèi)流體的流速須在0.3m/s—10m/s范圍內(nèi)；其適用狀態(tài)為工程前期使用且管內(nèi)流體流速處于較低狀態(tài)。
2、選擇傳感器的口徑與連接的工藝管道口徑不相同
其適用狀態(tài)：⑴流速偏低、流量穩(wěn)定：⑵降低性?xún)r(jià)比：
七、襯里材料的選擇要點(diǎn)
根據(jù)本企業(yè)被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性、磨損性及溫度，由訂購(gòu)者選定，可參閱各廠家提供的“襯里材料性能及適用范圍表”。
八、電極材料的選擇
根據(jù)本企業(yè)被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性，由訂購(gòu)者選定，可參閱各廠家提供的“電極材料耐腐蝕性能表”。
九、防護(hù)等級(jí)的選擇
根據(jù)國(guó)標(biāo)GB4208-84，外殼防護(hù)等級(jí)有：若儀表安裝在地面以下的且經(jīng)常受水淹的宜選擇潛水型的；若儀表安裝在地表的則宜選擇防噴水型的。
十、上限流量的選擇
1、一般選擇變送器的通徑與連接的配管通徑相同。由于通徑、流速和流量三者存在著嚴(yán)格函數(shù)關(guān)系，選擇時(shí)可參閱廠家提供的電磁流量計(jì)上限流量表，在對(duì)應(yīng)的通徑下選擇上限流量值。
2、由于工藝配管內(nèi)流速偏低時(shí)而達(dá)不到“1”中對(duì)應(yīng)通徑下的小上限流量值時(shí)，可選擇變送器通徑小于工藝配管的通徑，即在變送器前后加接異徑管。
十一、安裝形式的選擇
1、整體式：即將流量計(jì)的傳感部分和轉(zhuǎn)換部分裝于一體，優(yōu)點(diǎn)是便于安裝。
2、分離式：即將流量計(jì)的傳感部分安裝于被測(cè)管道上，將轉(zhuǎn)換部分安裝于便于操作的室內(nèi)。適用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差的場(chǎng)合（但其分離長(zhǎng)度應(yīng)小于30m）。
十二、接地環(huán)的選擇
若連接儀表的管道相對(duì)于被測(cè)介質(zhì)是絕緣性的，則需選擇用接地環(huán)。
十三、球閥的選擇前提
對(duì)于工藝要求管道內(nèi)流體流量不得停斷的，且要求介質(zhì)不得溢出的場(chǎng)合，則需要加裝球閥。而對(duì)于裝拆流量計(jì)時(shí)允許斷流（或裝拆作業(yè)不影響管道工作）的，則不必加裝球閥而將流量計(jì)直接裝在法蘭短管上。
十四、安裝注意要點(diǎn)
1、電極軸線必須保持近似水平。
2、測(cè)量管在所有時(shí)間必須注滿(mǎn)。
3、在管法蘭附近確保留有足夠的螺栓與螺母的安裝空間。
4、在安有流量計(jì)的管段要有管線支撐，以減少管線運(yùn)行振動(dòng)。
5、流量計(jì)附近應(yīng)避免強(qiáng)電磁場(chǎng)。
6、長(zhǎng)管線，應(yīng)在流量計(jì)的下游安裝控制閥和切斷閥。
7、如遇“開(kāi)口饋入或排放”的狀態(tài)，應(yīng)在管道的低區(qū)段安裝儀表。
8、以電極軸線為基準(zhǔn)，入口直線管段要大于或等于5倍測(cè)量管通徑，出口管道要大于或等于2倍測(cè)量管通徑。
十五、流量計(jì)的接地要求
傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地線（銅芯截面≥16mm2），其接地電阻＜10歐姆；若連接傳感器的管道內(nèi)涂有絕緣層或是非金屬管道時(shí)，則傳感器兩側(cè)應(yīng)設(shè)置接地環(huán)（接地線銅芯截面≥16mm2）。
十六、電纜和電氣連接注意要點(diǎn)
分離式的連接電纜（信號(hào)傳送及勵(lì)磁），從減少干擾和節(jié)約資金角度則越短越好。一般要兼顧介質(zhì)的導(dǎo)電率、勵(lì)磁電纜的截面、信號(hào)電纜的型號(hào)（芯、層、屏蔽）三者的限制。
十七、電磁流量計(jì)使用時(shí)應(yīng)注意的一些事項(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)生摩擦靜電等原因，造成液體與地間有電位差。
十八、電磁流量計(jì)傳感器安裝
（1）安裝場(chǎng)所
通常電磁流量計(jì)傳感器外殼防護(hù)等級(jí)為IP65（GB4208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)會(huì)變成負(fù)壓；
3）選擇振動(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/-10～50/60℃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）、l0）兩項(xiàng)要求。
（2）直管段長(zhǎng)度要求
為獲得正常測(cè)量度，電磁流量計(jì)傳感器上游也要有一定長(zhǎng)度直管段，但其長(zhǎng)度與大部分其他流量?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（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人到傳感器測(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，匯集如下表所示，要求比通常要求高。這是由于為達(dá)到當(dāng)前0.5級(jí)精度儀表的要求。ISO6817是使用電磁流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為對(duì)任何類(lèi)型流動(dòng)擾動(dòng)至少應(yīng)有10D的直管，性能變動(dòng)才能不過(guò)1%。ISO9104和JJG198是為評(píng)定電磁流量計(jì)性能提出的文件；表中所列JJG198的直管段長(zhǎng)度是為精度0.5級(jí)及以上的儀表。
擾流件名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)或堅(jiān)定規(guī)格號(hào)
ISO6817ISO9104技術(shù)B7554ZBN12007JJG198
上游彎管、T型管、全開(kāi)閘閥、漸擴(kuò)管10D或制造廠規(guī)定10D5D5D10D
減縮管可視作直管
其它各種閥10D
下游各類(lèi)未提要求5D未提要求2D2D
如閥不能全開(kāi)使用時(shí)，應(yīng)按閥截留方向和電極軸成45°角度安裝，則附加誤差可大為減少。
（3）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)要使用電極軸線平行于地平線，不要處于垂直于地平線，因?yàn)樘幱诘撞康碾姌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)。如右圖所示管系中，c、d為適應(yīng)位置；a、b、c為不宜位置。b處可能液體不充滿(mǎn)，排放口如f形狀所示。對(duì)于固液兩相流c處亦是不適宜位置。
（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，則可按右圖所示，不卸下傳感器就地清洗。
對(duì)于管徑大于1.5～1.6m的管系在電磁流量計(jì)的附近管道上，預(yù)置人孔，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，如右圖所示。有制造廠規(guī)定PTFE和PFA塑料襯里應(yīng)用于負(fù)壓管系的壓力可在20℃、100℃、130℃時(shí)使用的壓力必須分別大于27、40、50kPa。
（6）接地
傳感器必須單獨(dú)接地（接地電阻100n以下）。分體型原則上接地應(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（16mm2）繞過(guò)傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護(hù)電流與傳感器之間隔離。
有時(shí)候雜散電流過(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舊j。同樣有陰極保護(hù)的管線上，陰極保護(hù)電流影響電磁流量計(jì)測(cè)量時(shí)，也可采取本方法。電磁流量計(jì)無(wú)單獨(dú)安裝轉(zhuǎn)換器；分體型轉(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)所的要求與上節(jié)“流量傳感器安裝”中“安裝場(chǎng)所”的（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)線截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠隨儀表所附（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)用水或酸堿液通常可傳送距離100m。
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)電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。
四、運(yùn)行和維護(hù)
（1）零點(diǎn)檢查和調(diào)整
儀表投入運(yùn)行前，通電后必須在傳感器充滿(mǎn)液體靜止?fàn)顟B(tài)下調(diào)整零點(diǎn)。投入運(yùn)行后亦要液體使用條件定期停流作零點(diǎn)檢查；尤其對(duì)沉淀、易污染電極，含有固相的非清潔液，在運(yùn)行初期應(yīng)多作檢查，以獲得經(jīng)驗(yàn)確定正常檢查周期。交流激磁方式的電磁流量計(jì)與矩形波激比，更易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，因此更要注意檢查和調(diào)整。
舉兩個(gè)沉積層產(chǎn)生故障的應(yīng)用失誤的例子。一為石油鉆探固井工程中，灌注水泥漿的流總量是重要工藝參數(shù)，經(jīng)常用高壓電磁流量計(jì)。儀表間歇使用，用畢后以清水沖洗傳感器測(cè)量管，其余時(shí)間是空管。由于清洗不*，測(cè)量管內(nèi)壁殘留水泥漿固化成薄層，近二個(gè)月積聚形成絕緣層，包覆了整個(gè)電極表面，導(dǎo)致運(yùn)行不正常到終不能工作。另一為電解切削工藝驗(yàn)裝置上，用電磁流量計(jì)控制飽和食鹽水流量，間隙使用一段時(shí)期后發(fā)現(xiàn)流量信號(hào)漸漸減弱，2個(gè)月后信號(hào)為零。原因是電解切削過(guò)程中氧化鐵沉積管壁，形成短路所致。清除層積即立即恢復(fù)正常。
（2）定期檢查傳感器電性能
1）粗略地測(cè)量電極間電阻斷開(kāi)傳感器與轉(zhuǎn)換器間信號(hào)連線，傳感器內(nèi)充滿(mǎn)液體，用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)呻姌O與接地端的電阻值，是否在制造廠規(guī)定值范圍內(nèi)，且所測(cè)得兩值大體相同。記錄下測(cè)量的電阻值，此值對(duì)以后判斷傳感器故障原因（如沉積層是導(dǎo)電的還是絕緣的）是有用的。
2）檢查電極絕緣電阻傳感器放空液體，擦凈內(nèi)壁，待*干燥后用兆歐計(jì)測(cè)量?jī)呻姌O和接地端子間的電阻。
3）檢查激磁線圈絕緣電阻卸下傳感器激磁線圈端子與轉(zhuǎn)換器間接線，用兆歐計(jì)測(cè)量線圈的絕緣電阻。