“电磁流量计”的意思、由来-中文百科全书

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5μs/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。　电磁流量计在满足现场显示的同时，还可以输出4～20mA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。

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。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

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=(3-37)

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(3—37)严格成立，必须使电磁流量计测量条件满足下列假定：

①磁场是均匀分布的恒定磁场;

②被测流体的流速轴对称分布;

③被测液体是非磁性的;

④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IP65，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）　（0.3）　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4～20mA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-负-零）两种，其频率通常为工频的1/2~1/32。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以4～6m/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=πD2V/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)

φ15　0.06~6.36　φ450　57.23～5722.65

φ20　0.11～11.3　φ500　70.65～7065.00

φ25　0.18～17.66　φ600　101.74～10173.6

φ40　0.45～45.22　φ700　138.47～13847.4

φ50　0.71～70.65　φ800　180.86～18086.4

φ65　1.19～119.4　φ900　228.91～22890.6

φ80　1.81～180.86　φ1000　406.94～40694.4

φ100　2.83～282.60　φ1200　553.90～55389.6

φ150　6.36～635.85　φ1600　723.46～72345.6

φ200　11.3～1130.4　φ1800　915.62～91562.4

φ250　17.66～176.25　φ2000　1130.4～113040.00

φ300　25.43～2543.40　φ2200　1367.78～136778.4

φ350　34.62～3461.85　φ2400　1627.78～162777.6

φ400　45.22～4521.6　φ2600　1910.38～191037.6

选用原则

（1）电磁流量计的传感器口径通常选用与管道系统相同的口径。

（2）仪表满量程要大于被测介质的最大预计流量值，常用流量大于满量程的1/2。

（3）根据被测介质的压力和温度情况选择合适的电磁流量计，保证流量计安全可靠。

电磁流量计的选用，主要是变送器的正确选用，而转换器只需要与之配套就可以。

1.口径与量程的选择

变送器口径通常选用与管道系统和同的口径。如果份道系统有待设计，则可根据流母范围和流速来选择口径。对于电磁流量计来说，流速以2-4m/s较为适宜。在特殊情况下. 如液体中带有固体颗粒，考虑到磨损的情况，可选常用流速≤3m/s,对于易附管壁的流体，可选用流速≤2m/s,流速确定以后，可根据来确定变送器口径。

变送器的量程可以根据两条原则来选择:一是仪表满量程大于预计的最大流最值，二是正常流址大于仪表满量程的50%，以保证一定的测量精度。

2.温度和压力的选择

电磁流量计能测量的流体压力与温度是有一定限制的。选用时，使用压力必须低于该流量计规定的工作压力.目前，国内生产的电磁流量计的工作压力规格为:小于φ50mm口径，工作压力为1.6 MPa;φ80-900mm口径，工作压力为1MPal大于φ1000 mm口径，工作压力为0.6 MPa,如对变送器耐压有特殊要求，则可与生产厂家具体磋商。有的厂家已能制造耐压为32MPa的电磁流量变送器.电磁流觉计的工作温度取决于所用的衬里材料，一般为5-70摄氏度。如做特殊处理，可以超过上述范围。

3.内衬材料与电极材料的选择

变送器的内衬材料及电极材料必须根据介质的物理化学性质来正确选择，否则仪表会由于衬里和电极的腐蚀而很快损坏，而且腐蚀性很强的介质一且泄漏容易引起事故。因此，必须根据生产过程中的具体测量介质，恢重地选择电极与衬里的材料。

衬里的选择

衬里材料　主要性能　最高介质温度　适用范围

—体型　分离型　

聚四氟乙烯（F4)　是化学性能最稳定的一种塑料，　70℃　100℃150℃ （需特殊订货）　1、浓酸、碱等强腐蚀性介质。2、卫生类介质。

聚全氟乙丙烯（F46)　同F4，耐磨性、抗负压能力高于F4。　同上　

聚氟合乙烯（Fs)　适用温度上限较聚四氟乙烯低，但成本也较低。　80℃　

聚氯丁橡胶　1、有极好的弹性。2、耐低酸、碱、盐，不耐氧化介质。　80℃ 120℃（需特殊订货）　水、污水、弱磨损性的泥浆矿浆。

聚氨酯橡胶　1、耐磨性能极强。
2．耐腐蚀性能较差。　80℃　中性强磨损的矿浆、煤浆、泥浆

法兰的选择

法兰种类　适用范围

接地法兰（或接地环）　适用于非导体管道，如塑料管道，但有接地电极的传感器不需要。

进口保护法兰　当介质有强磨损性时选用。

电极的选择

1.电极材料：耐蚀及耐磨性能

2.不锈钢0Crl8Nil2M02Ti：用于工业用水、生活用水、污水等具有弱腐蚀性的介质，适用于石油、化工、钢铁等工业部门及，市政、环保等领域。

3.哈氏合金B：对沸点以下的一切浓度的盐酸有良好的耐蚀性，也耐硫酸、磷酸、氢氟酸、有机酸等非氯化性酸、碱，非氧化性盐液的腐蚀。

4.哈氏合金C：能耐非氧化性酸，如硝酸、混酸、或铬酸与硫酸的混合介质的腐蚀，也耐氧化性盐类如：Fe，”、、Cu”下或含其他氧化剂的腐蚀，如高于常温的次氯酸盐溶液、海水的腐蚀

5.钛:能耐海水、各种氯化物和次氯酸盐、氧化性酸（包括发烟硫酸）、有机酸、碱的腐蚀。不耐较纯的还原性酸（如硫酸、盐酸）的腐蚀，但如酸中含有氧化剂(如硝酸、Fc++、Cu++)时，则腐蚀大为降低。

6. 钽:具有优良的耐蚀性和玻璃很相似。除了氢氟酸、发烟硫酸、碱外，几乎能耐——切化学介质（包括沸点的盐酸、硝酸和l 50℃以下的硫酸）的腐蚀。在碱中刁；耐蚀。

7.铂/钛合金:几乎能耐——切化学介质，但不适用于王水和铵盐。

8.不锈钢涂覆碳化钨:用于无腐蚀性，强磨损性的介质。

电磁流量计简单说是由流量传感器变送器组成的。

流量传感器是把流过管道内的导电液体的体积流量转换为线性电信号。其转换原理就是著名的法拉第电磁感应定律，即导体通过磁场，切割电磁线，产生电动势。流量传感器的磁场是通过励磁实现的，分直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。现在大多流量传感器采用低频方波励磁。

变送器是由励磁电路、信号滤波放大电路、A/D采样电路、微处理器电路、D/A电路、变送电路等组成。

电磁流量计的安装要求是一定要安装在管路的最低点或者管路的垂直段，但是一定是在满管的情况下，对直管段要求是前5D后3D，这样才能保证电磁流量计的使用和对精度的要求。

电磁流量计安装环境要求

安装环境

电磁流量传感器外壳防护等级一般是IP65（国际GB4208外壳防护等级——防尘防碰水级），其安装场所的选择请参阅第五章第五节。安装环境的主要要求是：

（1）传感器应安装在干燥通风的地方，避免潮湿、容易积水受淹的场所，还应尽量避免阳光直射和雨水直接淋浇。

（2）应尽可能避免安装在周围环境温度过高的地方。一体型结构的电磁流量计还受制于电子元器件环境温度，要低些。

（3）安装传感器的管道上应无较强的漏电流，应尽可能地远离有强电磁场的设备，如大机电、大变压器等，以免引起电磁场干扰

（4）安装传感器的管道或地面不应有强烈的震动，特别是一体型仪表

（5）安装传感器的地点要考虑工作人员现场维修的空间。

安装环境的选择

转换器作为现场指示用的现场安装仪表，它的安装场所一般应选择：

周围环境温度在－10～45℃间；空气的相对湿度≤85%

安装地点无强烈震动

周围空气不含有腐蚀性气体

转换器应尽量安装在室内。安装在室外时，还应采取防日晒雨淋的措施。

维护与保养

日常维护

仅需对仪表作周期性直观检查，检查仪表周围环境，扫除尘垢，确保不进水和其他物质，检查接线是否良好，检查仪表附近有否新装强电磁场设备或有新装电线横跨仪表。若是测量介质容易沾污电极或在测量管壁内沉淀、结垢、应定期作清垢、清洗。

故障查找

流量计开始投运或正常投运一段时间后发现仪表工作不正常，应首先检查流量计外部情况，如电源是否良好、管道是否泄露或处于非满管状态、管道内是否有气泡、信号电缆是否损坏、转换器输出信号（即后位仪表输入回路）是否开路。切记盲目拆修流量计。

传感器检查

测试设备：500MΩ绝缘电阻测试仪一台，万用表一只。

测试步骤：

（1）在管道充满介质的情况下，用万用表测量接线端子A、B与C之间的电阻值，A-C、B-C之间的阻值应大至相等。若差异在1倍以上，可能是电极出现渗漏、测量管外壁或接线盒内有冷凝水吸附。

（2）在衬里干燥情况下，用MΩ表测A-C、B-C之间的绝缘电阻（应大于200MΩ）。再用万用表测量端子A、B与测量管内二只电极的电阻（应呈短路连通状态）。若绝缘电阻很小，说明电极渗漏，应将整套流量计返厂维修。若绝缘有所下降但仍有50MΩ以上且步骤（1）的检查结果正常，则可能是测量管外壁受潮，可用热风机对外壳内部进行烘干。

（3）用万用表测量X、Y之间的电阻，若超过200Ω，则励磁线圈及其引出线可能开路或接触不良。拆下端子板检查。

（4）检查X、Y与C之间的绝缘电阻，应在200MΩ以上，若有所下降，用热风对外壳内部进行烘干处理。实际运行时，线圈绝缘性下降将导致测量误差增大、仪表输出信号不稳定。

（5）如判定传感器有故障，请与电磁流量计生产厂家联系，一般现场无法解决，需到厂家维修。

转换器检查

如判定是转换器故障，经检查外部原因没问题的情况下，请与电磁流量计生产厂家联系，厂家一般会采取更换线路板的方式解决。

注意事项

1．尽量避开铁磁性物体及具有强电磁场的设备，以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。

2．应尽量安装在干燥通风之处，避免日晒雨淋，环境温度应在-20～+60℃，相对湿度小于85%。

3．流量计周围应有充裕的空间，便于安装和维护。

安装要求

电磁流量计的测量原理不依赖流量的特性，如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内（如：弯头、切向限流或上游有半开的截止阀）则与测量无关。如果在测量区内有稳态的涡流则会影响测量的稳定性和测量的精度，这时则应采取一些措施以稳定流速分布：

a. 增加前后直管段的长度

b. 采用一个流量稳定器

c. 减少测量点的截面。

1．对外部环境的要求

1．1．流量计应避免安装在温度变化很大或受到设备高温辐射的场所，若必须安装时，须有隔热、通风的措施。

1．2．流量计最好安装在室内，若必须安装于室外，应避免雨水淋浇，积水受淹及太阳暴晒，须有防潮和防晒措施。

1．3．流量计应避免安装在含有腐蚀性气体的环境中，必须安装时，须有通风措施。

1．4．为了安装、维护、保养方便，在流量计周围需有充裕的安装空间。

1．5．流量计安装场所应避免有磁场及强振动源，如管道振动大，在流量计两边应有固定管道的支座。

2. 管道式电磁流量计

2．1．对直段的要求

为了改善涡流与流场畸变的影响，流量计安装的前、后直管段长度有一定要求，否则会影响测量精度（也可安装整流器，尽量避免在靠近调节阀和半开阀门之后安装）。

管道安装类型　安装示意图　前直管道L　后直管道S

水平管　图a　5D　3D

弯管　图b　10D　5D

扩口管　图c　10D　5D

阀门下游　图d　10D　5D

收缩管　图e　5D　2D

泵下游　图f　15D　5D

混合液　图g　30D　3D　2．2．对工艺管的要求

流量计对安装点的上、下游工艺管有一定的要求，否则影响测量精度。

a．上、下游工艺管的内径与传感器的内径相同，并应满足：0.98DN≤D≤1.05DN（式中DN：传感器内径，D：工艺管内径）

b．工艺管与传感器必须同心，同轴偏差应不大于0.05DN

2．3．旁通管的要求

为了方便检修流量计，最好为流量计安装旁通管，另外，对重污染流体及流量计需清而流体不能停止的，必须安装旁通管。

a．方便流量计的检修

b．对重污染流体必须安装

c．流体不能停止而流量计需清洗

3．插入式电磁流量计安装要

3．1 ．对直管段的要求

入口/出口直管段：入口应≥10×DN；出口应≥5×DN

3．2．对接地点要求

为了使仪表可靠的工作，提高测量精度，不受外界寄生电势的干扰/传感器应有良好的接地，接地电阻小于10.（若金属管道接地良好时，无须专设接地装置）3．3 对安装位置要求如图所示

插入电磁流量计根据现场管路情况不一，不加装球阀的流量计，应在不带压倒管路上安装（即不带压安装可选择不加装球阀的流量计），在管道上开孔直径50，准备把连接焊管焊接在管道的开孔上；对于要求不断流装卸或不允许介质溢出的场合，须加装球阀，即选择带球阀结构的插入式电磁流量计；在管道上开孔直径50，准备把连接焊管焊接在管道的开孔上。

插入式电磁流量计选型

测量范围 :　推荐使用范围： 0.5m/s～10m/s连续可调。最大使用范围：0.2m/s～15m/s连续可调

信号输出：1、开关量可设为：脉冲输出（最高1000HZ）；高 /低流量报警；空管报警；流量方向示意；

故障报警；2、电流输出：4-20mA输出

组态方式：1、通过三个手动键现场组态。 2、通过遥控器现场组态。 3、通过手操器进行现场组态。

记忆：EEPROM不会消失之记忆体，无需电池保存。

型号:　LD系列

口径:　DN350 - DN2000

精度:　± 1.5%测量值标准 ±1.0%测量值特殊 ± 0.5%测量值高精度

最低导电率 :　5μs/cm

介质温度 :　-20- +150℃

环境温度 :　-20- +60℃

流体压力 :　≤ 1.6MPa

防护等级 :　传感器转换器
IP67 IP67
IP68 IP67

材质:　探头材质为 304不锈钢, 电极材质为316不锈钢,绝缘层为PTFE.

电气接口 :　M20×1.5,1/2〞NPT

显示方式 :　标准双线液晶显示 ,可同时显示瞬时和累积流量。

电源:　220VAC 50HZ 24VDC

防爆等级：　Exd[ia]iam ll CT5

安装方法

1．水平和垂直安装

传感器可以水平和垂直安装，但是应该确保避免沉积物和气泡对测量电极的影响，电极轴向保持水平为好。垂直安装时，流体应自下而上流动。传感器不能安装在管道的最高位置，这个位置容易积聚气泡。

2．确保满管安装

确保流量传感器在测量时，管道中充满被测流体，不能出现非满管状态。　如管道存在非满管或是出口有放空状态，传感器应安装在一根虹吸管上。

3．弯管、阀门和泵之间的安装

为保证测量的稳定性，应在传感器的前后设置直管段，其长度由下图给出。如做不到则应采用稳流器或减小测量点的截面积。

4．传感器不能安装在泵的进水口

为避免负压，传感器不能安装在泵的进水口，而应安装在泵的出水口。

5．传感器的进口直管段和出口直管段

比较理想的安装地点应选择测量点前后有足够的直管段。进口直管段应≥5D，出口直管段≥3D（D为传感器公称口径）。　插入式进口直管段应≥20 D ，出口直管段≥7D（D为传感器公称口径）。

6．管道出口为放空时的安装

当出口为放空状态时，传感器不应安装在管道放空之处，应安装在较低处。　传感器安装在管道下方处时，应保证传感器内被液体充满，不能出现空管状态。

7．串联安装和平行安装

如果有几个传感器需要按顺序串联在同一管道上，每个传感器之间的距离至少应为2个传感器的长度。　如果两个以上的传感器彼此并行安装，传感器的距离必须大于1m。

传感器产生的流量信号非常小，在满量程时也只有几个毫伏，所以传感器接地应良好。电磁流量计的接地要求有两个方面：

1．从电磁流量计的工作原理和流量感应信号电流的回路来分析，传感器和转换器的接地端必须与被测介质同电位。

2．接地。以大地为零电位，减少外界干扰。一般情况下,工艺管道都是金属管，本身都是接地的，这点要求很容易满足。但是在外界电磁场干扰较大的情况下,电磁流量计应另行设置接地装置，接地线采用截面大于5mm2的多股铜线，传感器的接地线绝不能接在电机或其它设备的公共地线上,以避免漏电流的影响。接地电阻应小于10Ω。

a.传感器在金属管道上安装（金属管道内壁没有绝缘涂层）。

b.传感器在塑料管道上或在有绝缘衬里的管道上安装，传感器的两端应安装接地环、或接地法兰、或带有接地电极的短管。

8．使管内流动的被测介质与大地短路,具有零电位，否则，电磁流量计无法正常工作

常见故障分析

1．调试期故障

调试期待故障一般出现在仪表安装调试阶段，一经排除，在以后相同条件下不会再出现。常见的调试期故障通常由安装不妥、环境干扰以及流体特性影响等原因引起。

1)安装方面

通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的如将传感器安装在易积聚气体的管系最高点；或安装在自上而下的垂直管上，可能出现排空；或传感器后无背压，流体直接排入大气而形成测量管内非满管。

2)环境方面

通常主要是管道杂散电流干扰，空间强电磁波干扰，大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护就可获得满意结果，但如遇到强大的杂散电流(如电解车间管道，有时在两电极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V)，尚需采取另外措施和流量传感器与管道绝缘等。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护。

3)流体方面

被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪

表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极会使电极回路瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。

低频方波励磁的电磁流量计测量固体含量过多浆液时，也将产生浆液噪声，使输出信号产生波动。

测量混合介质时，如果在混合未均匀前就进入流量传感进行测量，也将使输出信号产生波动。

电极材料与被测介质选配不当，也将由于化学作用或极化现象而影响正常测量。应根据仪表选用或有关手册正确选配电极材料。

2. 运行期故障

运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障，常见的运行期故障一般由流量传感器内壁附着层、雷电打击以及环境条件变化等因素引起。

1)传感器内壁附着层

由于电磁流量计常用来测量脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层，则电极回路将出现断路，仪表不能正常工作；若附着层电导率显著高于流体电导率，则电极回路将出现短路，

仪表也不能正常工作。所以，应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。

2)雷电打击

雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线或励磁线圈或传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入，尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。

3)环境条件变化

在调试期间由于环境条件尚好(例如没有干扰源)，流量计工作正常，此时往往容易疏忽安装条件(例如接地并不怎么良好)。在这种情况下，一旦环境条件变化，运行期间出现新的干扰源(如在流量计附近管道上进行电焊，附近安装上大型变压器等)，就会干扰仪表的正常工作，流量计的输出输出信号就会出现波动。

主要优点如下

1）电磁流量计的传感器结构简单，测量管内没有可动部件，也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失，是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。

2）可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流体接触的只是测量管内衬和电极，其材料可根据被测流体的性质来选择。例如，用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做内衬，可测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；采用耐磨橡胶做内衬，就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥浆等液固两相流以及各种带纤维液体和纸浆等悬浊液体。

3）电磁流量计是一种体积流量测量仪表，在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘度、密度以电导率（在一定范围）的影响。因此，电磁流量计只需经水标定后，就可心用来测量其它导电性液体的流量。

4）电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比，而与对称分布下的流动状态（层流或湍流）无关。所以电磁流量计的量程范围极宽，其测量范围度可达100：1，有的甚至达1000：1的可运行流量范围。

5）电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，也可测量正反两个方向的流量。

6）工业用电磁流量计的口径范围极宽，从几个毫米一直到几米，而且国内已有口径达3m的实流校验设备，为电磁流量计的应用和发展奠定了基础。

电磁流量计目前仍然存在的主要不足如下。

1）不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。

2）不能用来测量电导率很低的液体介质，如对石油制品或有机溶剂等介质，目前电磁流量计还无能为力。

3）普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制，不能用于测量高温介质；如未经特殊处理，也不能用于低温介质的测量，以防止测量管外结露（结霜）破坏绝缘。

4）电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。

测量范围度大

电磁流量计测量范围度大，通常为20：1~50：1，可选流量范围宽；电磁流量计的口径范围比其它品种流量仪表宽，从几毫米到3米；可测量正反双向流量，也可测脉动流量，只要脉动频率低于激磁频率很多；仪表输出本质上是线性的；易于选择与流体接触件的材料品种，可应用于腐蚀性流体等优点。由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。　若附着层电导率与液体电导率相近，仪表还能正常输出信号，只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障；若是高电导率附着层，电极间电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。

电磁流量计常见故障

电磁流量汁运行中产生故障的第一类为仪表本身故障，即仪表结构件或元器件损坏引起的故障；第二类为外界原因引起的故障，如安装不妥流动畸变，沉积和结垢等。本章重点讨论的是应用方面和上述第二类外界原因的故障。按照故障发生时期分类，可分为：①调试期故障；②运行期故障。调试期故障出现在新装用后调试初期，主要原因是仪表选用或设定不当，安装不妥等。运行期故障足在运行一段时期后出现，主要原因有流体中杂质附着电极衬里，环境条件变化出现新干扰源等。按故障外界源头分析来自3个方面：①管道系统和安装等方面引起的；②环境方面引起的；③流体方面引起的。来源①主要在调试期表现出来；来源②和③则在调试期和运行期均会出现。

调试期故障

本类故障在电磁流量计初始装用调试时就出现，但一经改进排除故障，以后在相同条件下一般就不会再度出现。常见调试期故障主要有安装不妥、环境干扰、流体特性影响三方面原因。

1、管道系统和安装等方面通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的例如将流量传感器安装在易积聚潴留气体的管网高点；流量传感器后无背压，液体迳直排人大气，形成其测量管内非满管；装在自上向下流的垂直管道上，可能出现排空等。

2、环境方面

主要是管道杂散电流干扰，空间电磁波干扰，大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好单独接地保护可获得满意测量，但如遇管道有强杂散电流（如电解车间管道）亦不一定能克服，须采取流量传感器与管道缘绝的措施（参见下文案例12）。空间电磁波干扰-般经信号电缆弓I入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护，但也曾遇到屏蔽保护还不能克服（见案例10）。

3、流体方面

液体含有均匀分布细小气泡通常不影响正常测量，唯所测得体积流量是液体和气体两者之和；气泡增大会使输出信号波动，若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面，使电极信号回路瞬时断开，输出信号将产生更大波动。低频（50/16 Hz-50/6 Hz）矩形波激磁电磁流量计测量液体中含有固体超过一定含量时将产生浆液噪声，输出信号亦会有一定程度波动。两种或两种以上液体作管道混合工艺时，若两种液体电导率（或各自与电极间电位）有差异，在混合未均匀前即进入流量传感器进行流量测量，输出信号亦会产生波动。电极材质与被测介质选配不善，产生钝化或氧化等化学作用，电极表面形成绝缘膜，以及电化学和极化现象等，均会妨碍正常测量。

运行期故障

经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障，常见故障原因有：流量传感器内壁附着层，雷电击，环境条件变化。

1、内壁附着层

由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近，仪表还能正常输出信号，只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障；若是高电导率附着层，电极间电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作（参见案例7）。

2、雷电击

雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流，进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有3条引入途径：电源线，传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析，引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的，其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到，不仅电磁流量计出现故障，控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。现任已有若于设计单位队识和探索解决这一问题，如齐鲁石化设计院[1]。

3、环境条件变化

主要原因同上节调试期故障环境方面，只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计，调试期因无厂扰源，仪表运行正常，然而在运行期出现新干扰源（例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊）干扰仪表正常运行，出现输出信号大幅度波动。

电磁流量计正确安装图

一、安装地点的选择

为了使变送路工作可靠稳定，在选择安装地点时应注意以下几个方面的要求：

⑴尽量避开铁磁性物体及具有强电磁场的设备（如大电机、大变压器的等），以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。

⑵应尽量安装在干燥通风之处，不宜在潮湿、易积水的地方安装。

⑶应尽量避免日晒雨淋，避免环境温度高于60℃及相对湿度大于95%。

⑷选择便于维修，活动方便的地方。

⑸流量计应安装在水泵后端，决不能在抽吸侧安装；阀门应安装在流量下游侧。

二、安装要求

为了你正确的测量，在选择管道上位置时应注意以下几点要求：

⑴传感器既可在直管道上安装，也可以在水平或倾斜管道上安装，但要求二电极的中心连线处于水平状态。

⑵介质在安装位置应该满管流动，避免比满管及气体附着在电极上。

⑶对于液固两相流体，最好采用垂直安装，使被传感器衬里磨损均匀，延长使用寿命。

⑷流量计安装位置介质不满管时，可采取抬高流量半后端管路的方法，使其满管，严禁在管道最高点和出水口安装流量计。（见图）⑸修改管道的安装方法：

当介质流速达不到要求时，应当选用较小口径的流量计，这时应使用异径锥管或修改部分管道，使其与传感器同口径，但前后直管段至少须满足：前直管段≥5DN,后直管道≥2DN(DN为管径)

⑹前后直管段为流量计前≥5DN，后端≥2DN

电磁流量计的主要特点：.管径：80~2000MM

.压力等级：PN16

.本体材质：304SS，316SS

.电极材质：316L

.衬里：PTFE

.防护等级：IP67/IP68

电磁流量计使用中的常见故障分析

电磁流量计使用中的故障一般可以分为两种类型：安装调试时出现的故障（调试期故障）和正常运行时出现的故障（运行期故障）。还有的是由于仪表本身元器件损坏引起的故障，有的是由于选用不当、安装不妥、环境条件、流体特性等因素造成的故障，如显示波动、精度下降甚至仪表损坏等。

1）调试期故障调试期待故障一般出现在仪表安装调试阶段，一经排除，在以后相同条件下一般不会再出现。常见的调试期故障一般由安装不妥、环境干扰以及流体特性影响等原因引起。

2）安装方面通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的如将传感器安装在易积聚气体的管系最高点；或安装在自上而下的垂直管上，可能出现排空；或传感器后无背压，流体直接排入大气而形成测量管内非满管。

3）环境方面通常主要是管道杂散电流干扰，空间强电磁波干扰，大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护就可获得满意结果，但如遇到强大的杂散电流（如电解车间管道，有时在两电极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V），尚需采取另外措施和流量传感器与管道绝缘等。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护。

4）流体方面被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极会使电极回路瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。

低频方波励磁的电磁流量计测量固体含量过多浆液时，也将产生浆液噪声，使输出信号产生波动。

测量混合介质时，如果在混合未均匀前就进入流量传感进行测量，也将使输出信号产生波动。

电极材料与被测介质选配不当，也将由于化学作用或极化现象而影响正常测量。应根据仪表选用或有关手册正确选配电极材料。

1）运行期故障运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障，常见的运行期故障一般由流量传感器内壁附着层、雷电打击以及环境条件变化等因素引起。

2）传感器内壁附着层由于电磁流量计常用来测量脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层，则电极回路将出现断路，仪表不能正常工作；若附着层电导率显著高于流体电导率，则电极回路将出现短路，仪表也不能正常工作。所以，应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。

3）雷电打击雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线或励磁线圈或传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入，尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。

4）环境条件变化在调试期间由于环境条件尚好（例如没有干扰源），流量计工作正常，此时往往容易疏忽安装条件（例如接地并不怎么良好）。在这种情况下，一旦环境条件变化，运行期间出现新的干扰源（如在流量计附近管道上进行电焊，附近安装上大型变压器等），就会干扰仪表的正常工作，流量计的输出输出信号就会出现波动。

转换器技术

操作键和显示:

1.按键式.

4个薄膜按键可设定选择全部参数，也可利用PC机(RS232)对转换器设定编程；

3行LCD宽视角、宽温、带背光显示；

第1行显示流量值；

第2行显示流量单位；

第3行显示流量百分比、正向总量、反向总量、差值总量、报警、流速。

2.磁键式.

2个磁键用于显示参数的选择和复位，利用PC机(RS232)对转换器设定编程；

2行LCD宽视角、宽温、带背光显示：

第1行:磁键选择:显示流量百分比、正向总量、反向总量、差值总量、报警、流速。

第2行：显示流量。

输出信号:

1:单向模拟输出.

全隔离，负载≤600D．(20mA时)；

上限：0—21mA可选，每档lmA；

下限：0—21mA可选，每档1mA；

正、反向流量输出方式编程。

2.双向模拟输出.下限限制为0mA或4mA，其他同单向模拟输出。

3.双向脉冲输出.两路输出分别对应正向和反向流量,频率0～800Hz,上限1—800Hz可选,每档IHz；方波或选定脉宽，选定脉宽上限2．5S，每档1ms；无源隔离晶体管开关输出，可吸收250mA的电流，耐压35V。

4.双路报警输出.可报警(编程)高/低流量、空管、故障状态、正，，反向流量、模拟量超量程、脉冲量超量程、脉冲小信号切除，输出极性可选；带隔离保护的晶体管开关输出,可吸收250mA的电流,耐压35V.(与脉冲输出不隔离)

电源　交流　85—265V，45—400Hz

直流　11—40V

内部积算器　正向总量、反向总量及差值总量。

数字通讯　
　RS232，RS485，HART

执行标准

电磁流量计生产执行中华人民共和国机械制造局《电磁流量计》JB/T9248-1999标准,检验执行《速度式流量计检定规程》JJG198-1994。

参考流量

口径mm　流量范围m3/h　口径mm　流量范围m3/h