電磁流量計（簡稱EMF）是利用法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。20世紀50年代初EMF實現了工業化應用，近年來在世界范圍內，EMF產量約占工業流量儀表總數的5%～6.5%，特別是2000年以來，這個數值有逐年上升的趨勢。電磁流量計作為工業流量測量儀表的一種，在其選用方面有一些技巧和注意事項，在這里結合我一些切身經驗和大家討論，希望能對電磁流量計的正確選用作出貢獻。

電(dian)磁流量計選用

1應用概況

　　電磁流量計應(ying)用(yong)領域(yu)非常(chang)廣泛。按應(ying)用(yong)場(chang)合有大口(kou)徑(jing)、中小(xiao)口(kou)徑(jing)、小(xiao)口(kou)徑(jing)和(he)(he)微小(xiao)口(kou)徑(jing)之分，其(qi)中大口(kou)徑(jing)電磁流量計較多應(ying)用(yong)于(yu)給排水工(gong)程，中小(xiao)口(kou)徑(jing)常(chang)應(ying)用(yong)于(yu)固液(ye)雙(shuang)相等難(nan)測(ce)流體或高要(yao)求場(chang)所(suo)，如測(ce)量造紙工(gong)業(ye)紙漿(jiang)液(ye)和(he)(he)黑液(ye)、有色冶金業(ye)的(de)礦(kuang)漿(jiang)、選煤廠的(de)煤漿(jiang)、化學工(gong)業(ye)的(de)強腐蝕液(ye)、鋼鐵工(gong)業(ye)高爐風口(kou)冷卻水控制、長距離管(guan)道(dao)煤的(de)水力

　　輸送的(de)流量(liang)測量(liang)和控制(zhi)等，而(er)小(xiao)口徑和微小(xiao)口徑常應(ying)用于醫(yi)藥工(gong)業(ye)、食(shi)品工(gong)業(ye)、生物工(gong)程等有衛生要求的(de)場所。

2精度等級和(he)功能

　　市場上通用(yong)型(xing)EMF的(de)(de)性(xing)能有(you)較大差(cha)(cha)別，有(you)些精(jing)(jing)(jing)度高(gao)、功能多，有(you)些精(jing)(jing)(jing)度低、功能簡單。精(jing)(jing)(jing)度高(gao)的(de)(de)儀表(biao)基本誤差(cha)(cha)為（±0.5%～±1%）R，精(jing)(jing)(jing)度低的(de)(de)儀表(biao)則為（±1.5%～±2.5%）FS，兩者價(jia)格(ge)相差(cha)(cha)1～2倍。因此測(ce)量精(jing)(jing)(jing)度要求不很(hen)高(gao)的(de)(de)場所（例(li)如非(fei)貿(mao)易核算僅以控(kong)制為目的(de)(de)，只要求高(gao)可靠性(xing)和優良(liang)重(zhong)復性(xing)的(de)(de)場所）選用(yong)高(gao)精(jing)(jing)(jing)度儀表(biao)在經濟上是不合算的(de)(de)。

　　有些型(xing)(xing)號儀表聲稱有更高(gao)的準(zhun)確度(du)，基本誤差僅（±0.2%～±0.3%）R，但有嚴格的安裝(zhuang)要求和(he)參比條(tiao)件，例如環(huan)境溫度(du)20～22℃，前(qian)后直(zhi)管段長(chang)度(du)要求分別大10D和(he)3D（通常為5D和(he)2D），甚至提出流量(liang)傳感器要與前(qian)后直(zhi)管組成一體(ti)在(zai)流量(liang)標(biao)準(zhun)裝(zhuang)置上作實(shi)流校準(zhun)，以(yi)減少夾裝(zhuang)影響。因(yin)此(ci)在(zai)多(duo)種型(xing)(xing)號選擇比較時不(bu)要單純只看高(gao)指標(biao)，要詳細閱(yue)讀(du)制造(zao)廠(chang)樣本或(huo)說明書做綜合分析。

　　市場(chang)(chang)上(shang)(shang)EMF的功能(neng)差別也很大(da)，簡單(dan)的就只是測量單(dan)向流量，只輸出模擬信號帶動(dong)后(hou)位(wei)儀(yi)表(biao)；多功能(neng)儀(yi)表(biao)有(you)測雙向流、量程切換、上(shang)(shang)下限流量報警、空管(guan)和(he)電源(yuan)切斷(duan)報警、小信號切除、流量顯示和(he)總量計(ji)算、自(zi)動(dong)核對和(he)故(gu)障自(zi)診斷(duan)、與上(shang)(shang)位(wei)機通(tong)信和(he)運動(dong)組(zu)態(tai)等(deng)。有(you)些型號儀(yi)表(biao)的串行數字通(tong)信功能(neng)可選(xuan)多種通(tong)信接口和(he)專用芯(xin)片（ASIC），以連(lian)接HART協(xie)議系統、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現(xian)場(chang)(chang)總線(xian)等(deng)。

3流速、滿(man)度(du)流量、范圍度(du)和(he)口徑

　　選定儀表(biao)口徑(jing)不一(yi)定與(yu)管(guan)徑(jing)相同(tong)，應(ying)視流量而定。流程工業輸送水等(deng)粘度不同(tong)的液(ye)體，管(guan)道流速(su)一(yi)般是經濟流速(su)1.5～3m/s。EMF用在這樣的管(guan)道上(shang)，傳感(gan)器口徑(jing)與(yu)管(guan)徑(jing)相同(tong)即(ji)可。

　　EMF滿度流(liu)(liu)量(liang)時液(ye)體流(liu)(liu)速可在1～10m/s范圍內選用，范圍是(shi)比較寬的(de)(de)。上限流(liu)(liu)速在原理上是(shi)不受(shou)(shou)限制的(de)(de)，然(ran)而通常建議不超過(guo)5m/s，除非襯里材(cai)料能承受(shou)(shou)液(ye)流(liu)(liu)沖刷，實際應用很少超過(guo)7m/s，超過(guo)10m/s則更為罕(han)見。滿度流(liu)(liu)量(liang)的(de)(de)流(liu)(liu)速下限一般為1m/s，有(you)些型號儀表(biao)則為0.5m/s。有(you)些新建工程運行初(chu)期(qi)流(liu)(liu)量(liang)偏(pian)低或在流(liu)(liu)速偏(pian)低的(de)(de)管系，測量(liang)精(jing)度角度考(kao)慮，儀表(biao)口徑應改(gai)用小于管徑，用異(yi)徑管連接之。

　　用(yong)于(yu)(yu)有易粘附、沉積、結垢(gou)等物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)流(liu)體，選(xuan)用(yong)流(liu)速不低(di)于(yu)(yu)2m/s，提高到3～4m/s或以上，起(qi)到自清(qing)掃(sao)、防止(zhi)粘附沉積等作用(yong)。用(yong)于(yu)(yu)礦漿等磨(mo)耗性強的(de)(de)(de)流(liu)體，常(chang)用(yong)流(liu)速應低(di)于(yu)(yu)2～3m/s，以降低(di)對(dui)襯里和電極的(de)(de)(de)磨(mo)損。

　　在(zai)測量(liang)接近閾(yu)值（即下(xia)限值）的(de)低(di)電導液體，盡(jin)可能(neng)選定較低(di)流速（小于0.5～1m/s），因流速提高(gao)流動(dong)噪聲會增加，而出(chu)現(xian)輸出(chu)晃動(dong)現(xian)象。

　　EMF的(de)范圍度是(shi)比(bi)較大(da)(da)的(de)，通常不低于20，帶有量(liang)程(cheng)自動切換功能(neng)的(de)儀(yi)(yi)(yi)(yi)表，可超(chao)過50～100。國內可以(yi)提供的(de)定型(xing)產品的(de)口(kou)(kou)(kou)徑從(cong)10mm到3000mm，隨(sui)然實際應用還是(shi)以(yi)中小口(kou)(kou)(kou)徑居多，但與大(da)(da)部(bu)分其(qi)他原(yuan)理流量(liang)儀(yi)(yi)(yi)(yi)表（如容積(ji)式(shi)(shi)(shi)、渦(wo)輪式(shi)(shi)(shi)、渦(wo)街式(shi)(shi)(shi)或科里奧利質量(liang)式(shi)(shi)(shi)等）相(xiang)比(bi)，大(da)(da)口(kou)(kou)(kou)徑儀(yi)(yi)(yi)(yi)表占有較大(da)(da)比(bi)重(zhong)。某企業(ye)近萬臺儀(yi)(yi)(yi)(yi)表中，50mm以(yi)下小口(kou)(kou)(kou)徑、65～250mm中口(kou)(kou)(kou)徑、300～900mm大(da)(da)口(kou)(kou)(kou)徑、1000mm以(yi)上超(chao)大(da)(da)口(kou)(kou)(kou)徑分別占37%、45%、15%和3%。

4液體電導率

　　使(shi)用EMF的(de)(de)前提是(shi)被(bei)測液體必須是(shi)導電(dian)(dian)的(de)(de)，不(bu)(bu)(bu)能低(di)于(yu)閾值(zhi)（即下限(xian)值(zhi)）。電(dian)(dian)導率低(di)于(yu)閾值(zhi)會產生測量(liang)誤差(cha)甚(shen)至不(bu)(bu)(bu)能使(shi)用，超過閾值(zhi)即使(shi)變化也可以測量(liang)，示值(zhi)誤差(cha)變化不(bu)(bu)(bu)大，通用型EMF的(de)(de)閾值(zhi)在10-4～（5×10-6）S/cm之間(jian)，視型號(hao)而異。使(shi)用時(shi)還取決(jue)于(yu)傳(chuan)感(gan)器和轉換器間(jian)流量(liang)信(xin)(xin)號(hao)線長(chang)度及其分布(bu)電(dian)(dian)容，制造(zao)廠使(shi)用說明書中通常規定電(dian)(dian)導率相對應的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)線長(chang)度。非接(jie)觸電(dian)(dian)容耦合大面積電(dian)(dian)極的(de)(de)儀表(biao)則可測電(dian)(dian)導率低(di)至5×10-8S/cm的(de)(de)液體。

　　工(gong)業用(yong)水(shui)及(ji)其水(shui)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)大于(yu)10-4S/cm，酸、堿、鹽液(ye)的電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)在10-4～10-1S/cm之間，使(shi)用(yong)不(bu)存在問(wen)題，低度蒸餾水(shui)為10-5S/cm也不(bu)存在問(wen)題。石油制品(pin)和有機溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)過低就不(bu)能(neng)(neng)使(shi)用(yong)。表1列出(chu)若(ruo)干液(ye)體的電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)。從資料(liao)上查到有些純液(ye)或(huo)水(shui)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)較低，認為不(bu)能(neng)(neng)使(shi)用(yong)，然而實際工(gong)作(zuo)中會遇到因含有雜(za)質而能(neng)(neng)使(shi)用(yong)的情況(kuang)，這類雜(za)質增加了電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)。對于(yu)水(shui)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)，資料(liao)中的電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)是(shi)用(yong)純水(shui)配(pei)比(bi)在實驗室測(ce)得的，實際使(shi)用(yong)的水(shui)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)可能(neng)(neng)用(yong)工(gong)業用(yong)水(shui)配(pei)比(bi)，電(dian)導(dao)(dao)(dao)率(lv)(lv)將(jiang)比(bi)查得的要高，也有利于(yu)流量測(ce)量。

　　根(gen)據使用(yong)經驗，實際(ji)應用(yong)的液體電導率(lv)要比儀(yi)表(biao)制造(zao)廠(chang)(chang)規定(ding)(ding)的閾(yu)值(zhi)至少大一(yi)個數量(liang)級。因為制造(zao)廠(chang)(chang)儀(yi)表(biao)規定(ding)(ding)的下限值(zhi)是(shi)在(zai)各(ge)種使用(yong)條(tiao)件(jian)較好狀態下可測(ce)量(liang)的較低值(zhi)，是(shi)受一(yi)些(xie)使用(yong)條(tiao)件(jian)的限制，如電導率(lv)均勻性、連(lian)接信號線、外界(jie)噪聲(sheng)等，否則(ze)會出現輸出晃動現象(xiang)等。我(wo)們就多(duo)次遇到測(ce)量(liang)低度蒸(zheng)餾(liu)水(shui)或去離子水(shui)，其(qi)電導率(lv)接近閾(yu)值(zhi)

　　5×10-6S/cm，使用時(shi)出現輸出晃動。

5液(ye)體中含(han)有(you)混入物

　　混入成泡狀(zhuang)(zhuang)流(liu)(liu)的(de)微小氣(qi)泡仍可正常工作，但測(ce)得(de)的(de)是含氣(qi)泡體(ti)積的(de)混合(he)體(ti)積流(liu)(liu)量；如氣(qi)體(ti)含量增加到形成彈（塊(kuai)）狀(zhuang)(zhuang)流(liu)(liu)，因電極可能被氣(qi)體(ti)蓋住使電路瞬時(shi)斷開，出現輸出晃動甚(shen)至不能正常工作。

　　含(han)有(you)非(fei)鐵(tie)磁性顆粒或纖維的(de)固(gu)(gu)液(ye)雙相流(liu)(liu)體(ti)同(tong)樣可測(ce)得二相的(de)體(ti)積(ji)流(liu)(liu)量(liang)。固(gu)(gu)體(ti)含(han)量(liang)較高的(de)流(liu)(liu)體(ti)，如鉆(zhan)井泥(ni)漿(jiang)、鉆(zhan)探(tan)固(gu)(gu)井水泥(ni)漿(jiang)、紙漿(jiang)等(deng)實(shi)際上已屬非(fei)牛頓流(liu)(liu)體(ti)。由于(yu)固(gu)(gu)體(ti)在載體(ti)液(ye)中(zhong)(zhong)一起流(liu)(liu)動，兩者之間有(you)滑(hua)動，速(su)度上有(you)差別，單(dan)相液(ye)體(ti)校驗(yan)(yan)的(de)儀(yi)表用(yong)于(yu)固(gu)(gu)液(ye)雙相流(liu)(liu)體(ti)會(hui)產生附加誤(wu)(wu)差。雖然還未見到EMF應(ying)用(yong)于(yu)固(gu)(gu)液(ye)雙相流(liu)(liu)體(ti)中(zhong)(zhong)固(gu)(gu)形物影響的(de)系統實(shi)驗(yan)(yan)報(bao)告，但國外有(you)報(bao)告稱固(gu)(gu)形物含(han)量(liang)有(you)14%時誤(wu)(wu)差在3%范圍以(yi)內(nei)；我國黃河水利委(wei)員會(hui)水利科學研究所(suo)的(de)實(shi)驗(yan)(yan)報(bao)告稱，測(ce)量(liang)高沙(sha)含(han)量(liang)水的(de)流(liu)(liu)量(liang)，含(han)沙(sha)量(liang)體(ti)積(ji)比17%～40%（沙(sha)中(zhong)(zhong)值粒徑0.35mm），儀(yi)表測(ce)量(liang)誤(wu)(wu)差小于(yu)3%。

　　在漿(jiang)(jiang)液(ye)內有較(jiao)(jiao)大(da)顆粒擦過電極表(biao)(biao)(biao)(biao)面，在頻(pin)率較(jiao)(jiao)低的(de)(de)矩(ju)形激磁的(de)(de)EMF中會產生尖峰狀(zhuang)漿(jiang)(jiang)液(ye)噪(zao)聲(sheng)，使(shi)流量信(xin)號不(bu)穩(wen)，就要選用(yong)較(jiao)(jiao)高(gao)頻(pin)率的(de)(de)儀表(biao)(biao)(biao)(biao)或有較(jiao)(jiao)強抑制(zhi)漿(jiang)(jiang)液(ye)噪(zao)聲(sheng)能力的(de)(de)儀表(biao)(biao)(biao)(biao)，也可選用(yong)交流激磁的(de)(de)儀表(biao)(biao)(biao)(biao)或雙頻(pin)激磁的(de)(de)儀表(biao)(biao)(biao)(biao)。

　　含(han)有(you)鐵(tie)磁(ci)性(xing)物質的(de)流(liu)體(ti)對通(tong)常的(de)EMF，因測(ce)(ce)量管內(nei)磁(ci)導(dao)率受鐵(tie)磁(ci)體(ti)的(de)不同(tong)含(han)量而變(bian)化，會產生測(ce)(ce)量誤差。但(dan)在磁(ci)路中置有(you)磁(ci)通(tong)檢(jian)測(ce)(ce)線(xian)圈補償(chang)的(de)EMF，可減小(xiao)混入鐵(tie)磁(ci)的(de)影(ying)響(xiang)。上海光華儀(yi)(yi)表(biao)廠在交(jiao)流(liu)激磁(ci)儀(yi)(yi)表(biao)的(de)實驗(yan)報告(gao)中稱，水中含(han)有(you)液固重量比(bi)約4：1，顆粒(li)度≤0.15mm鐵(tie)精礦石的(de)礦漿，以(yi)80mm口徑(jing)儀(yi)(yi)表(biao)作清水和漿液對比(bi)流(liu)量試驗(yan)，常的(de)儀(yi)(yi)表(biao)示值變(bian)化7%～10%，裝有(you)磁(ci)通(tong)檢(jian)測(ce)(ce)線(xian)圈的(de)儀(yi)(yi)表(biao)，示值誤差在±2%FS以(yi)內(nei)。

　　對含(han)有礦石顆粒的(de)(de)礦漿應(ying)(ying)用(yong)，應(ying)(ying)注意對傳(chuan)感器襯(chen)里的(de)(de)磨損(sun)程度(du)，測量管(guan)(guan)內徑擴大會產生附加誤差。這種場合應(ying)(ying)選用(yong)耐磨性較(jiao)好的(de)(de)陶瓷襯(chen)里或聚氨(an)酯橡膠襯(chen)里，同時建議傳(chuan)感器安(an)裝(zhuang)在(zai)垂(chui)直管(guan)(guan)道上(shang)，使(shi)(shi)管(guan)(guan)道磨損(sun)均(jun)勻，消除(chu)水平安(an)裝(zhuang)下半(ban)部局(ju)部磨損(sun)嚴重的(de)(de)缺點(dian)，也可(ke)以在(zai)傳(chuan)感器進口端(duan)加裝(zhuang)噴嘴形護套(tao)，相對延長使(shi)(shi)用(yong)期。

6附著(zhu)和沉淀

　　測量易在管壁附(fu)(fu)(fu)著(zhu)(zhu)和(he)沉(chen)淀物(wu)質的流體(ti)時(shi)，若(ruo)附(fu)(fu)(fu)著(zhu)(zhu)的是比液體(ti)電(dian)導(dao)率(lv)高的導(dao)電(dian)物(wu)質，信號電(dian)勢將被短路而(er)不能(neng)工作(zuo)，若(ruo)是非(fei)導(dao)電(dian)層則首先(xian)應(ying)注意電(dian)極(ji)的污染，譬如(ru)選用不易附(fu)(fu)(fu)著(zhu)(zhu)尖(jian)形或半球形突(tu)出(chu)電(dian)極(ji)、可更換式電(dian)極(ji)、刮(gua)刀式清垢(gou)電(dian)極(ji)等。刮(gua)刀式電(dian)極(ji)可在傳感(gan)器外(wai)定期手(shou)動刮(gua)出(chu)沉(chen)垢(gou)。國外(wai)產品曾有電(dian)極(ji)上裝超聲(sheng)波換能(neng)器，以清除表面垢(gou)層，

　　但現已少(shao)見。也有暫時(shi)斷開測量電路(lu)，在電極間斷時(shi)間內流(liu)(liu)(liu)過(guo)低壓大(da)電流(liu)(liu)(liu)，焚燒清除附(fu)著油脂類附(fu)著層。易產生附(fu)著的(de)(de)場所可提高流(liu)(liu)(liu)速以達到自清掃的(de)(de)目的(de)(de)，還(huan)可以采(cai)取較方(fang)便(bian)的(de)(de)易清洗的(de)(de)管道連(lian)接，可不拆卸清洗傳感(gan)器。

　　非接觸型電極EMF附著(zhu)非導電膜層，儀表仍能工作，但(dan)若為高導電層則(ze)同(tong)樣不能工作。

7與流體接觸零部件材料的選擇(ze)

　　與流(liu)(liu)體接觸的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)零(ling)部(bu)件有襯里（或絕緣(yuan)材料(liao)制成的(de)(de)測量(liang)管）、電(dian)極(ji)、接地(di)環(huan)和密封墊片，其材料(liao)的(de)(de)耐腐蝕性(xing)、耐磨耗性(xing)和使用溫度上限等影響儀表對(dui)(dui)流(liu)(liu)體的(de)(de)適(shi)應性(xing)。由于零(ling)部(bu)件少(shao)，形狀簡單(dan)，材料(liao)選擇靈活(huo)，電(dian)磁(ci)流(liu)(liu)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)(dui)流(liu)(liu)體的(de)(de)適(shi)應性(xing)強。

　　（1）襯里材(cai)料（或直接與(yu)介質接觸的測量管(guan)）

　　常用襯里材料有氟塑料、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。近年有采用高純氧化鋁99.99%AI2O3）陶瓷制成襯里的，但只限中小口徑傳感器。氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，如工業用水、廢污水及弱酸堿，價格較為低廉。氟塑料具有優良的耐化學腐蝕性，但耐磨性差，不能用于測量礦漿液。氟塑料中較早應用的是聚四氟乙烯，因與測量管間僅靠壓貼，無粘結力，不能用于負壓管道，后開發各種改性品種，實現注塑成形，與測量管有較強結合力，可用于負壓。聚氨酯橡膠有極好的耐磨耗性，但耐酸堿的腐蝕性較差，它的耐磨性相當于天然橡膠的10倍，適用于煤漿、礦漿、介質溫度低于40～60/70℃的場合。氧化鋁陶瓷有極好的耐磨耗性和對強酸堿的耐磨腐蝕性，耐磨性約為聚氨酯橡膠的10倍，適用于具有腐蝕性的礦漿，但性脆，安裝夾緊時易碎，可用于較高溫度（120～140/180℃）但要防止溫度劇變，如通蒸汽滅菌，一般溫度突變不能大于100℃，升溫150℃要有10min時間。通用型EMF幾種材料的壓力、溫度大體適用范圍。

　　（2）電(dian)極和接地環材料

　　電極對(dui)測量(liang)介質的耐(nai)腐是(shi)選擇材料首先考(kao)慮的因素，其次考(kao)慮是(shi)否會產生鈍化等表面效應和所形(xing)成的噪聲。