電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為 100：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大口徑可達(dá)3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高，可測(cè)量電導(dǎo)率≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的導(dǎo)電流體流量。目前的煤化工行業(yè)中德士古氣化爐中的煤漿流量計(jì)大部分設(shè)計(jì)和選型中都采用的是電磁流量計(jì)，但實(shí)際使用效果差異很大，這一問(wèn)題一直是煤化工行業(yè)專(zhuān)業(yè)人員討論的難題。
陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司是年產(chǎn)60萬(wàn)t甲醇的大型國(guó)有企業(yè)，有6臺(tái)德士古氣化爐，共有15臺(tái)煤漿電磁流量計(jì)，經(jīng)過(guò)多年的探索，整體使用效果良好。尤其是科隆電磁流量計(jì)自04年投用以來(lái)，流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，襯里采用ETFE（增強(qiáng)聚四氟乙烯），運(yùn)行近5年來(lái)，沒(méi)有任何磨損，與其他單位生產(chǎn)的煤漿流量計(jì)相比，質(zhì)量?jī)?yōu)良，運(yùn)行穩(wěn)定。
水煤漿電磁流量計(jì)的工作原理
由于水煤漿特殊的物理特性，使其測(cè)量難度很大。它含有60%以上的極細(xì)的煤固體顆粒，再加上輔助添加劑，在高壓工況下，其動(dòng)力粘度高達(dá) 800~1500mPa.s，介質(zhì)對(duì)襯里的擠壓和對(duì)電極的沖刷環(huán)境要求電磁流量計(jì)傳感器的襯里與測(cè)量導(dǎo)管的附著性能以及電極的抗噪聲和防滲漏性能有著很高的要求，而且水煤漿是非牛頓流體，設(shè)計(jì)管道流速很低，在1.0m/s左右，而且又有腐蝕性。經(jīng)多年煤化工裝置的運(yùn)行比較經(jīng)驗(yàn)證明，采用煤漿電磁流量計(jì)測(cè)量水煤漿流量是目前惟一可靠的方式。
電磁流量計(jì)測(cè)量的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)原理（見(jiàn)圖1）。導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)由Ex=kBDv計(jì)算。感應(yīng)電勢(shì)E的大小正比于導(dǎo)體的運(yùn)行速度v、導(dǎo)體寬度D及磁場(chǎng)強(qiáng)度B。電磁流量計(jì)兩個(gè)測(cè)量電極間的距離是由流動(dòng)介質(zhì)形成的導(dǎo)體寬度D，置于管道兩側(cè)的電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁場(chǎng)，強(qiáng)度為 B。當(dāng)被測(cè)的導(dǎo)電流體以平均流速v通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，電極感應(yīng)出一定的電動(dòng)勢(shì)E。轉(zhuǎn)換器將所測(cè)的電動(dòng)勢(shì)E轉(zhuǎn)換成4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳送至控制室。
圖1 電磁流量計(jì)原理圖
B－磁通密度；D－測(cè)量管內(nèi)徑；V－流量信號(hào)（電動(dòng)勢(shì)）；U－液體平均軸向流速
結(jié)構(gòu)及各部分的作用
電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。
磁路系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng)。
測(cè)量導(dǎo)管的作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過(guò)。測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)磁率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。
電磁流量計(jì)的構(gòu)成
電極的作用是引出和被測(cè)量流量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過(guò)時(shí)不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的水平軸線方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測(cè)量精度。而在水煤漿場(chǎng)合，由于高壓煤漿對(duì)電極的沖刷會(huì)產(chǎn)生信號(hào)噪聲，通常有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的制造廠會(huì)采用低噪聲電極來(lái)降低沖刷噪聲。
外殼應(yīng)用鐵磁材料制成，是勵(lì)磁線圈的外罩，并隔離外磁場(chǎng)的干擾。
在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測(cè)液體，其作用是防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路，并可適應(yīng)測(cè)量導(dǎo)管的抗腐蝕性和耐磨性。
在水煤漿場(chǎng)合襯里材料多為耐腐蝕、耐磨的工程橡膠和聚四氟乙烯塑料），但近幾年發(fā)展起來(lái)的增強(qiáng)聚四氟乙烯被得到廣泛應(yīng)用，其耐磨性、耐擠壓性能、耐腐蝕性非常優(yōu)異，并與測(cè)量導(dǎo)管有很好的附著性能，不會(huì)發(fā)生襯里起殼或脫落現(xiàn)象。
由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。
電磁流量計(jì)的選型
電磁流量計(jì)的合理選用及正確安裝對(duì)提高流量計(jì)的測(cè)量精度和延長(zhǎng)儀表壽命，都是極其重要的。其選用原則有以下四點(diǎn)：
被測(cè)流體必須是導(dǎo)電液體，它不能測(cè)量氣體、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物質(zhì)，傳感器的襯里很重要，必需穩(wěn)定、耐壓、耐磨。
口徑與量程的選擇。流量計(jì)的量程根據(jù)不低于預(yù)計(jì)的最大流量值的原則選擇滿(mǎn)量程刻度，常用流量最好超過(guò)滿(mǎn)量程的50%，這樣可獲得較高的測(cè)量精度。常用流速為2~4m/s 最合適。電極要有降噪功能的低噪聲電極。
壓力的選擇：使用壓力必須低于電磁流量計(jì)額定工作壓力，一般不超過(guò)16×105Pa，襯里的耐壓也很關(guān)鍵，襯里在擠壓后不能使電極高出襯里表面。
溫度的選擇。被測(cè)介質(zhì)溫度不能超過(guò)襯里材料的容許使用溫度，在高壓狀態(tài)下，一般≤120℃。
電磁流量計(jì)的安裝
安裝位置。電磁流量計(jì)可以垂直、水平安裝，但推薦垂直安裝，且被測(cè)流體是自下而上流動(dòng)。也可以水平安裝，但要使兩電極在同一水平面上。水平安裝時(shí)要保證在何時(shí)測(cè)量導(dǎo)管都充滿(mǎn)液體。
電磁流量計(jì)信號(hào)比較弱，滿(mǎn)量程時(shí)只有幾毫伏，且流量很小時(shí)，只有幾微伏，外界稍有干擾就會(huì)影響到測(cè)量精度。因此，流量計(jì)的外殼、屏蔽線、測(cè)量導(dǎo)管都要接地。要單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，千萬(wàn)不要連接在電機(jī)或上、下管道上。
流量計(jì)的安裝地點(diǎn)要遠(yuǎn)離一切磁源。
電磁流量計(jì)是速度式流量計(jì)。當(dāng)流線分布不符合設(shè)定條件時(shí)，將產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此，在電磁流量計(jì)前必須有5~10D左右的直管段，以消除各種局部阻力對(duì)流線分布對(duì)稱(chēng)性的影響。
科隆電磁流量計(jì)在德士古氣化爐中的應(yīng)用
流速問(wèn)題
在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，德士古氣化爐所用的煤漿泵多是FELUWA軟管隔膜式活塞泵，我公司電磁流量計(jì)的工作壓力為6.0MPa，正常流量為25 m3/h，煤漿管線是DN150，根據(jù)此管徑及流量計(jì)算，流速達(dá)不到0.5m/s，這是通常流量計(jì)運(yùn)行不穩(wěn)定的重要原因之一。科隆電磁流量計(jì)在實(shí)際使用中，流速大小對(duì)流量的影響很小，適用0.3m/s的流速。
襯里問(wèn)題
由于煤漿管線壓力達(dá)6.0MPa，煤漿固體顆粒沖刷比較嚴(yán)重，所以在襯里的材料選擇中應(yīng)慎重考慮�？坡‰姶帕髁坑�(jì)選擇了耐沖刷，耐磨損的增強(qiáng)聚四氟乙烯（ETFE）材料。自投用5年以來(lái)，襯里完好無(wú)損。
阻尼問(wèn)題
在流量計(jì)的運(yùn)行過(guò)程中，儀表穩(wěn)定指示與安全運(yùn)行是長(zhǎng)期存在的一對(duì)矛盾。在德士古氣化爐煤漿電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)中，一般設(shè)計(jì)為三選二低聯(lián)鎖跳車(chē)。在流量計(jì)的運(yùn)行過(guò)程中，阻尼時(shí)間設(shè)置短，流量計(jì)運(yùn)行勢(shì)必不穩(wěn)定，波動(dòng)較大；如果將阻尼時(shí)間設(shè)置較長(zhǎng)，儀表本身表面看起來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行，但當(dāng)煤漿泵�；蛎簼{管線堵塞時(shí)，流量計(jì)不能快速降下來(lái)，不能及時(shí)反映實(shí)際生產(chǎn)狀況，更可怕的是會(huì)造成過(guò)氧的危險(xiǎn)�？坡x表是采用低噪音電極和抗噪音轉(zhuǎn)換器來(lái)降低流量顯示的波動(dòng)，所以在阻尼時(shí)間的設(shè)置上比較合理，既保證了安全生產(chǎn)，又保證了儀表的穩(wěn)定運(yùn)行。
安裝問(wèn)題
從電磁流量計(jì)的測(cè)量原理及安裝注意事項(xiàng)里看，電磁流量計(jì)的安裝可以選擇水平安裝，也可以選擇豎直安裝。我公司煤漿流量計(jì)在水平管道和豎直管道均有使用，但從整體運(yùn)行情況來(lái)看，水平管道運(yùn)行效果良好。
從電磁流量安裝的直管段要求上看，電磁流量的安裝直管段通常是10D，但科隆電磁流量計(jì)的直管段安裝要求簡(jiǎn)單，只需要前5D、后2D，基本上就可滿(mǎn)足運(yùn)行要求。
結(jié)語(yǔ)
隨著煤化工的發(fā)展與應(yīng)用，化工工藝千變?nèi)f化，使電磁流量計(jì)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。在實(shí)際使用中會(huì)遇到各種各樣的技術(shù)難題，在流量計(jì)的廠家選擇中會(huì)更謹(jǐn)慎，建議最好能選擇在同類(lèi)行業(yè)中有使用業(yè)績(jī)的生產(chǎn)廠家，以保證整個(gè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。