本文簡述電磁流量計在銅電解生產(chǎn)中的使用特點.介紹了電磁流量計工作原理、優(yōu)缺點、分類.使用注意事項、選型等。

1.工作原理

EMF 的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場中切割磁力線時在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。導(dǎo)電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動，與流動方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢，其值如下式 式中 E-----感應(yīng)電動勢，即流量信號，V; k-----系數(shù)； B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；D----測量管內(nèi)徑，m；--- 平均流速，m/s。設(shè)液體的體積流量為，則 式中 K 為儀表常數(shù)，K= 4 KB/πD。 EMF 由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。測量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管，一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。

2.優(yōu)缺點

EMF 的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易阻塞適用于測量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體等。 EMF 不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。 EMF 所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。 與其他大部分流量儀表相比，前置直管段要求較低。 EMF 測量范圍度大，通常為 20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在 0.5～10m/s內(nèi)選定。 EMF 的口徑范圍比其他品種流量儀表寬，從幾毫米到 3m。也可正反測雙向流量;可應(yīng)用于腐蝕性流體。

3.分類

按激磁電流方式劃分，有直流激磁、交流激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁.按輸出信號連線和激磁或電源連線的制式分類，有四線制和二線制。 按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類，有分離型和一體型。 按流量傳感器與管道連接方法分類，有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛(wèi)生型連接和螺紋連接。按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類，有短管型和插入型。

4.選用考慮要點

4.1 精度等級和功能

市場上通用型 EMF 的性能有較大差別，精度高的儀表基本誤差為±0.5%～±1%R，精度低的儀表則為±1.5%～±2.5%FS，基本誤差僅±0.2%～±0.3%.

4.2 流速、滿度流量、范圍度和口徑

選定儀表口徑不一定與管徑相同，應(yīng)視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般是經(jīng)濟(jì)流速1.5～3m/s。EMF 用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。EMF 滿度流量時液體流速可在 1～10m/s 范圍內(nèi)選用，范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建議不超過 5m/s，除非襯里材料能承受液流沖刷，實際應(yīng)用很少超過 7m/s，超過 10m/s 則更為罕見。滿度流量的流速下限一般為 1m/s，有些型號儀表則為 0.5m/s.從測量精度角度考慮，儀表口徑應(yīng)改用小于管徑，以異徑管連接之.

4.3 液體電導(dǎo)率

使用 EMF 的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值。電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型 EMF 的閾值在 10-4～5×10-6S/cm 之間，視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)的信號線長度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測電導(dǎo)率低至 5 × 10-8S/cm 的液體。工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在 10～1S/cm 之間、及低度蒸餾水為 10-5S/cm 不存在問題。

4.4 液體中含有混入物

混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作，但測得的是含氣泡體積的混合體積流量；含有非鐵磁性顆?；蚶w維的固液雙相流體同樣可測得二相的體積流量，單相液體校驗的儀表用于固液雙相流體會產(chǎn)生附加誤差。

5.安裝使用注意事項

5.1 使用時應(yīng)注意的一般事項

液體應(yīng)具有測量所需的電導(dǎo)率，并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻。使用時傳感器測量管必須充滿液體。有混合時，其分布應(yīng)大體均勻。 液體應(yīng)與地同電位，必須接地。

5.2 流量傳感器安裝

5.2.1安裝場所通常電磁流量傳感器外殼防護(hù)等極為IP65，對安裝場所有以下要求。

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(xué)反應(yīng)管道時，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓；選擇震動小的場所。避免附近有電磁場干擾；易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所；盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；環(huán)境溫度在－25－60℃范圍內(nèi)，一體形結(jié)構(gòu)環(huán)境相對濕度在 10%～90%范圍內(nèi).

5.2.2直管段長度要求第一，為獲得正常測量精確度，電磁流量傳感器上游要有一定長度直管段，但其長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。彎頭、T 形管、同心異徑管、全開閘閥后只要離電極中心線 5D 長度的直管段。不同開度的閥則需 10D；下游直管段為 2～3D。第二，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最好垂直安裝，自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴(yán)重，低流速時固相沉淀等缺點。 水平安裝時要使電極軸線平行于地平線，不要處于垂直于地平線安裝。

5.2.3 接地 傳感器必須單獨接地,電阻 100Ω以下.分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點。

5.3 轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜

一體型 EMF 無單獨安裝轉(zhuǎn)換器；分離型轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室，其防護(hù)等級是 IP65 或 IP64 ,安裝場所的要求環(huán)境溫度受電子件限制，使用溫度范圍比規(guī)定所列要窄些。 轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測介質(zhì)電導(dǎo)率和信號電纜型號，即電纜的分布電容、導(dǎo)線截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠所附的信號電纜。電導(dǎo)率較低液體和傳輸距離較長時，也有規(guī)定用三層屏蔽電纜。單層屏蔽電纜用于工業(yè)用水或酸堿液通?？蓚魉途嚯x 100m。 為了避免干擾信號，信號電纜必須單獨穿在接地保護(hù)鋼管內(nèi)，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。