電磁流量計的選型及安裝使用時應需要注意的地方

在企業應用電磁流量計的計量實踐中，有些單位的計量人員不注重其選擇與安裝要點，往往達不到計量的預期目的。在此，筆者就電磁流量計的選擇與安裝要點做一探討，供有志提高企業計量水平的網友切磋。
一、首要明確本單位的計量需求
應明確的計量需求有若干，主要有：測量介質，流量m3/h（小、工作點、大），介質溫度℃，介質壓力MPa，安裝形式（管道式或插入式）等。
二、選用電磁流量計的前提條件
1、被測介質必須是導電性的液體（即要求被測的流體具有低限度的電導率）。
2、被測介質不應含有較多的鐵磁性介質或氣泡。
三、應了解電磁流量計的測量原理
其測量原理基于法拉第電磁感應定律，即測量流量時流體流過垂直于流動方向的磁場，導電性流體的流動而感應出一個與平均流速（亦稱體積流量）成正比的電壓，該電壓信號通過二個與流體直接接觸的電極檢出，并通過電纜傳送至放大器，然后再將其轉換成一輸出信號。
四、應了解電磁流量計的主要特點
其主要特點有：⑴測量管內基本無壓損，不易堵塞，對漿液類測量具有*的適應性；⑵直管段要求低；⑶低頻矩形波勵磁，不受工頻及現場集散干擾的影響，工作穩定可靠；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現場顯示型轉換器可采用的智能芯片，參數設定方便；⑹變送器內部可設自校系統，可隨時對變送器常數及出廠校驗值進行自校，便于調試和維修；⑺測量范圍寬，滿量程流速設定可在0.3m/s—12m/s范圍內；⑻其插入式可在不斷流狀態下進行安裝或拆卸；⑼使用范圍廣：可應用于化工、冶金、造紙、食品、石油、城市供水等領域。
五、型號的選擇要點
1、首要明確是選擇管道式電磁流量計，或是插入式電磁流量計。
2、一般情況下選擇現場無顯示型電磁流量計，其輸出的4—20mA（或0—10mA）電流信號至控制室的二次儀表上并可顯示流量和總量。
3、若強調便于現場操作時觀察管道內流量，則可選擇現場顯示型電磁流量計。
4、在環境要求或測量精度要求較高時，可選擇安全電壓智能型電磁流量計。
5、在200mm以上大管徑測量流量或不斷流狀態裝拆，可優先選擇插入式或增強插入式電磁流量計。
六、傳感器口徑的選擇要點
1、選擇傳感器的口徑與連接的工藝管道口徑相同
其優點是安裝方便（不需異徑管）；其前提是管內流體的流速須在0.3m/s—10m/s范圍內；其適用狀態為工程前期使用且管內流體流速處于較低狀態。
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：⑴流速偏低、流量穩定：⑵降低性價比：
七、襯里材料的選擇要點
根據本企業被測介質的腐蝕性、磨損性及溫度，由訂購者選定，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
根據本企業被測介質的腐蝕性，由訂購者選定，可參閱各廠家提供的“電極材料耐腐蝕性能表”。
九、防護等級的選擇
根據國標GB4208-84，外殼防護等級有：若儀表安裝在地面以下的且經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格函數關系，選擇時可參閱廠家提供的電磁流量計上限流量表，在對應的通徑下選擇上限流量值。
2、由于工藝配管內流速偏低時而達不到“1”中對應通徑下的小上限流量值時，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：即將流量計的傳感部分和轉換部分裝于一體，優點是便于安裝。
2、分離式：即將流量計的傳感部分安裝于被測管道上，將轉換部分安裝于便于操作的室內。適用于現場環境差的場合（但其分離長度應小于30m）。
十二、接地環的選擇
若連接儀表的管道相對于被測介質是絕緣性的，則需選擇用接地環。
十三、球閥的選擇前提
對于工藝要求管道內流體流量不得停斷的，且要求介質不得溢出的場合，則需要加裝球閥。而對于裝拆流量計時允許斷流（或裝拆作業不影響管道工作）的，則不必加裝球閥而將流量計直接裝在法蘭短管上。
十四、安裝注意要點
1、電極軸線必須保持近似水平。
2、測量管在所有時間必須注滿。
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、在安有流量計的管段要有管線支撐，以減少管線運行振動。
5、流量計附近應避免強電磁場。
6、長管線，應在流量計的下游安裝控制閥和切斷閥。
7、如遇“開口饋入或排放”的狀態，應在管道的低區段安裝儀表。
8、以電極軸線為基準，入口直線管段要大于或等于5倍測量管通徑，出口管道要大于或等于2倍測量管通徑。
十五、流量計的接地要求
傳感器應有良好的單獨接地線（銅芯截面≥16mm2），其接地電阻＜10歐姆；若連接傳感器的管道內涂有絕緣層或是非金屬管道時，則傳感器兩側應設置接地環（接地線銅芯截面≥16mm2）。
十六、電纜和電氣連接注意要點
分離式的連接電纜（信號傳送及勵磁），從減少干擾和節約資金角度則越短越好。一般要兼顧介質的導電率、勵磁電纜的截面、信號電纜的型號（芯、層、屏蔽）三者的限制。
十七、電磁流量計使用時應注意的一些事項
液體應具有測量所需的電導率，并要求電導率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產生電導率不均勻場所，例如其上游附近加入藥液，加液點設于傳感器下游。使用時傳感器測量管必須充滿液體（非滿管型例外）。有混合時，其分布應大體均勻。液體應與地同電位，必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時，輸送液體產生摩擦靜電等原因，造成液體與地間有電位差。
十八、電磁流量計傳感器安裝
（1）安裝場所
通常電磁流量計傳感器外殼防護等級為IP65（GB4208規定的防塵防噴水級），對安裝場所有以下要求。
1）測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時，避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學反應管道時，要裝在反應充分完成段的下游；
2）盡可能避免測量管內會變成負壓；
3）選擇振動小的場所，特別對一體型儀表；
4）避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場干擾；
5）易于實現傳感器單獨接地的場所；
6）盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體；
7）環境溫度在-25/-10～50/60℃范圍內，一體形結構溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些；
8）環境相對濕度在10%～90%范圍內；
9）盡可能避免受陽光直照；
10）避免雨水浸淋，不會被水浸沒。
如果防護等級是IP67（防塵防浸水級）或IP68（防塵防潛水級），則無需上述8）、l0）兩項要求。
（2）直管段長度要求
為獲得正常測量度，電磁流量計傳感器上游也要有一定長度直管段，但其長度與大部分其他流量儀表相比要求較低。90°彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線（不是傳感器進口端連接面）5倍直徑（5D）長度的直管段，不同開度的閥則需10D；下游直管段為（2～3）D或無要求；但要防止蝶閥閥片伸人到傳感器測量管內。各標準或檢定規程所提出上下游直管段長度亦不一致，匯集如下表所示，要求比通常要求高。這是由于為達到當前0.5級精度儀表的要求。ISO6817是使用電磁流量計的標準，該標準認為對任何類型流動擾動至少應有10D的直管，性能變動才能不過1%。ISO9104和JJG198是為評定電磁流量計性能提出的文件；表中所列JJG198的直管段長度是為精度0.5級及以上的儀表。
擾流件名稱標準或堅定規格號
ISO6817ISO9104技術B7554ZBN12007JJG198
上游彎管、T型管、全開閘閥、漸擴管10D或制造廠規定10D5D5D10D
減縮管可視作直管
其它各種閥10D
下游各類未提要求5D未提要求2D2D
如閥不能全開使用時，應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）安裝位置和流動方向
傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測量固液兩相流體垂直安裝，自下而動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重，低流速時固相沉淀等缺點。
水平安裝時要使用電極軸線平行于地平線，不要處于垂直于地平線，因為處于底部的電極易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號波動。如右圖所示管系中，c、d為適應位置；a、b、c為不宜位置。b處可能液體不充滿，排放口如f形狀所示。對于固液兩相流c處亦是不適宜位置。
（4）旁路管、便于清洗連接和預置入孔
為便于在工藝管道繼續流動和傳感器停止流動時檢查和調整零點，應裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制，往往不易辦到。根據電極污染程度來校正測量值，或確定一個不影響測量值的污染程度判斷基準是困難的。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，可解決一些問題外，有時還需要清除內壁附著物，則可按右圖所示，不卸下傳感器就地清洗。
對于管徑大于1.5～1.6m的管系在電磁流量計的附近管道上，預置人孔，以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內壁。
（5）負壓管系的安裝
氟塑料襯里傳感器須謹慎地應用于負壓管系；正壓管系應防止產生負壓，例如液體溫度高于室溫的管系，關閉傳感器上下游截止閥停止運行后，流體冷卻收縮會形成負壓，應在傳感器附近裝負壓防止閥，如右圖所示。有制造廠規定PTFE和PFA塑料襯里應用于負壓管系的壓力可在20℃、100℃、130℃時使用的壓力必須分別大于27、40、50kPa。
（6）接地
傳感器必須單獨接地（接地電阻100n以下）。分體型原則上接地應在傳感器一側，轉換器接地應在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護管道上，除了傳感器和接地環一起接地外，還要用較粗銅導線（16mm2）繞過傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護電流與傳感器之間隔離。
有時候雜散電流過大，如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響EMF正常測量，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。同樣有陰極保護的管線上，陰極保護電流影響電磁流量計測量時，也可采取本方法。電磁流量計無單獨安裝轉換器；分體型轉換器安裝在傳感器附近或儀表室，場所選擇余地較大，環境條件比傳感器好些，其防護等級是IP65或IP64（防塵防濺級）。安裝場所的要求與上節“流量傳感器安裝”中“安裝場所”的（1）中3）、4）、6）、8）、9）、10）各條相同，環境溫度受電子件限制，使用溫度范圍比7）規定所列要窄些。
轉換器和傳感器間距離受制于被測介質電導率和信號電纜型號，即電纜的分布電容、導線截面和屏蔽層數等。要用制造廠隨儀表所附（或規定型號）的信號電纜。電導率較低液體和傳輸距離較長時，也有規定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說明書”對不同電導率液體給出相應傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業用水或酸堿液通常可傳送距離100m。
為了避免干擾信號，信號電纜必須單獨穿在接地保護鋼管內，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內。
四、運行和維護
（1）零點檢查和調整
儀表投入運行前，通電后必須在傳感器充滿液體靜止狀態下調整零點。投入運行后亦要液體使用條件定期停流作零點檢查；尤其對沉淀、易污染電極，含有固相的非清潔液，在運行初期應多作檢查，以獲得經驗確定正常檢查周期。交流激磁方式的電磁流量計與矩形波激比，更易產生零點漂移，因此更要注意檢查和調整。
舉兩個沉積層產生故障的應用失誤的例子。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，經常用高壓電磁流量計。儀表間歇使用，用畢后以清水沖洗傳感器測量管，其余時間是空管。由于清洗不*，測量管內壁殘留水泥漿固化成薄層，近二個月積聚形成絕緣層，包覆了整個電極表面，導致運行不正常到終不能工作。另一為電解切削工藝驗裝置上，用電磁流量計控制飽和食鹽水流量，間隙使用一段時期后發現流量信號漸漸減弱，2個月后信號為零。原因是電解切削過程中氧化鐵沉積管壁，形成短路所致。清除層積即立即恢復正常。
（2）定期檢查傳感器電性能
1）粗略地測量電極間電阻斷開傳感器與轉換器間信號連線，傳感器內充滿液體，用萬用表測量兩電極與接地端的電阻值，是否在制造廠規定值范圍內，且所測得兩值大體相同。記錄下測量的電阻值，此值對以后判斷傳感器故障原因（如沉積層是導電的還是絕緣的）是有用的。
2）檢查電極絕緣電阻傳感器放空液體，擦凈內壁，待*干燥后用兆歐計測量兩電極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換器間接線，用兆歐計測量線圈的絕緣電阻。