電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。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3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(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大部分設(shè)計和選型中都采用的是電磁流量計，但實際使用效果差異很大，這一問題一直是煤化工行業(yè)專業(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t甲醇的大型國有企業(yè)，有6臺德士古氣化爐，共有15臺煤漿電磁流量計，經(jīng)過多年的探索，整體使用效果良好。尤其是科隆電磁流量計自04年投用以來，流量計運行穩(wěn)定，襯里采用ETFE（增強聚四氟乙烯），運行近5年來，沒有任何磨損，與其他單位生產(chǎn)的煤漿流量計相比，質(zhì)量優(yōu)良，運行穩(wěn)定。

    水煤漿電磁流量計的工作原理

    由于水煤漿特殊的物理特性，使其測量難度很大。它含有60%以上的極細的煤固體顆粒，再加上輔助添加劑，在高壓工況下，其動力粘度高達 800~1500mPa.s，介質(zhì)對襯里的擠壓和對電極的沖刷環(huán)境要求電磁流量計傳感器的襯里與測量導(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行比較經(jīng)驗證明，采用煤漿電磁流量計測量水煤漿流量是目前惟一可靠的方式。

    電磁流量計測量的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)原理（見圖1）。導(dǎo)體在磁場中作相對運動感應(yīng)出電動勢由Ex=kBDv計算。感應(yīng)電勢E的大小正比于導(dǎo)體的運行速度v、導(dǎo)體寬度D及磁場強度B。電磁流量計兩個測量電極間的距離是由流動介質(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，強度為 B。當被測的導(dǎo)電流體以平均流速v通過磁場時，電極感應(yīng)出一定的電動勢E。轉(zhuǎn)換器將所測的電動勢E轉(zhuǎn)換成4-20mA標準信號傳送至控制室。

圖1 電磁流量計原理圖

B－磁通密度；D－測量管內(nèi)徑；V－流量信號（電動勢）；U－液體平均軸向流速

    結(jié)構(gòu)及各部分的作用

    電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測量導(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。電磁流量計一般采用交變磁場。

    測量導(dǎo)管的作用是讓被測導(dǎo)電性液體通過。測量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)磁率、低導(dǎo)熱率和具有一定機械強度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。

圖2 電磁流量計的構(gòu)成

    電極的作用是引出和被測量流量成正比的感應(yīng)電勢信號。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時不受阻礙。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量精度。而在水煤漿場合，由于高壓煤漿對電極的沖刷會產(chǎn)生信號噪聲，通常有技術(shù)經(jīng)驗的制造廠會采用低噪聲電極來降低沖刷噪聲。

    外殼應(yīng)用鐵磁材料制成，是勵磁線圈的外罩，并隔離外磁場的干擾。

    在測量導(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。它直接接觸被測液體，其作用是防止感應(yīng)電勢被金屬測量導(dǎo)管管壁短路，并可適應(yīng)測量導(dǎo)管的抗腐蝕性和耐磨性。

    在水煤漿場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)展起來的增強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，并與測量導(dǎo)管有很好的附著性能，不會發(fā)生襯里起殼或脫落現(xiàn)象。

    由液體流動產(chǎn)生的感應(yīng)電勢信號十分微弱，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)電勢信號放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號并抑制主要的干擾信號。

    電磁流量計的選型

    電磁流量計的合理選用及正確安裝對提高流量計的測量精度和延長儀表壽命，都是極其重要的。其選用原則有以下四點：

    被測流體必須是導(dǎo)電液體，它不能測量氣體、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。流量計的量程根據(jù)不低于預(yù)計的最大流量值的原則選擇滿量程刻度，常用流量最好超過滿量程的50%，這樣可獲得較高的測量精度。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額定工作壓力，一般不超過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。被測介質(zhì)溫度不能超過襯里材料的容許使用溫度，在高壓狀態(tài)下，一般≤120℃。

    電磁流量計的安裝

    安裝位置。電磁流量計可以垂直、水平安裝，但推薦垂直安裝，且被測流體是自下而上流動。也可以水平安裝，但要使兩電極在同一水平面上。水平安裝時要保證在何時測量導(dǎo)管都充滿液體。

    電磁流量計信號比較弱，滿量程時只有幾毫伏，且流量很小時，只有幾微伏，外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此，流量計的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管都要接地。要單獨設(shè)置接地點，千萬不要連接在電機或上、下管道上。

    流量計的安裝地點要遠離一切磁源。

    電磁流量計是速度式流量計。當流線分布不符合設(shè)定條件時，將產(chǎn)生測量誤差。因此，在電磁流量計前必須有5~10D左右的直管段，以消除各種局部阻力對流線分布對稱性的影響。

    科隆電磁流量計在德士古氣化爐中的應(yīng)用

    流速問題

    在現(xiàn)場實際運行過程中，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)此管徑及流量計算，流速達不到0.5m/s，這是通常流量計運行不穩(wěn)定的重要原因之一?？坡?a href="http://j3l.com.cn" target="_blank" class="autolink">電磁流量計在實際使用中，流速大小對流量的影響很小，適用0.3m/s的流速。

    襯里問題

    由于煤漿管線壓力達6.0MPa，煤漿固體顆粒沖刷比較嚴重，所以在襯里的材料選擇中應(yīng)慎重考慮?？坡?a href="http://j3l.com.cn" target="_blank" class="autolink">電磁流量計選擇了耐沖刷，耐磨損的增強聚四氟乙烯（ETFE）材料。自投用5年以來，襯里完好無損。

    阻尼問題

    在流量計的運行過程中，儀表穩(wěn)定指示與安全運行是長期存在的一對矛盾。在德士古氣化爐煤漿電磁流量計的設(shè)計中，一般設(shè)計為三選二低聯(lián)鎖跳車。在流量計的運行過程中，阻尼時間設(shè)置短，流量計運行勢必不穩(wěn)定，波動較大；如果將阻尼時間設(shè)置較長，儀表本身表面看起來穩(wěn)定運行，但當煤漿泵?；蛎簼{管線堵塞時，流量計不能快速降下來，不能及時反映實際生產(chǎn)狀況，更可怕的是會造成過氧爆炸的危險。科隆儀表是采用低噪音電極和抗噪音轉(zhuǎn)換器來降低流量顯示的波動，所以在阻尼時間的設(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)定運行。

    安裝問題

    從電磁流量計的測量原理及安裝注意事項里看，電磁流量計的安裝可以選擇水平安裝，也可以選擇豎直安裝。我公司煤漿流量計在水平管道和豎直管道均有使用，但從整體運行情況來看，水平管道運行效果良好。

    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，但科隆電磁流量計的直管段安裝要求簡單，只需要前5D、后2D，基本上就可滿足運行要求。

    結(jié)語

    隨著煤化工的發(fā)展與應(yīng)用，化工工藝千變?nèi)f化，使電磁流量計擴大了應(yīng)用范圍。在實際使用中會遇到各種各樣的技術(shù)難題，在流量計的廠家選擇中會更謹慎，建議最好能選擇在同類行業(yè)中有使用業(yè)績的生產(chǎn)廠家，以保證整個生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運行。