電磁流量計產品概述及其測量誤差問題的原因及對策

【摘要】電磁流量計作為流量測量儀表，其自身具有許多的優點，而且在冶金和石化等領域應用十分廣泛，在流量計量中發揮著非常重要的作用。電磁流量計在測量過程中，由于設備選型、安全及使用等方面原因都會對其測量結果帶來較大的影響，不僅會導致測量誤差的產生，而且也會影響示值的穩定性。因此需要通過對電磙流量計的原理、特點等進行了解，從而有效地減少電磁流量計測量誤差的產生，確保計量準確性得以提高。文中從電磁流量計的基本原則入手，并進一步對電磁流量計測量誤差原因及對策進行了具體的闡述。

1 電磁流量計概述
電磁流量計主要是依托于電磁感應原理，用于對導電液體體積流量進行測量，在具體測量過程中，變送器不會存在壓力損失，而且內部沒有活動部件，對于腐蝕性介質流量在進行測量過程中主要以涂層及襯里來解決腐蝕問題。而且在檢測過程中不會受被測介質的密度、粘度、溫度、壓力和流動狀態等變化所帶來的影響，不會有測量滯后現象產生。

1.1 電磁流量計的基本原理
電磁流量計是一種測量導電液體體積流量的儀表，它是利用法拉第電磁感應定律制成的。我國從五十年代初開始，將電磁流量計實現了工業化應用。近年來，在世界范圍內電磁流量計的產量一直處于工業流量儀表產量的重要地位。大體上說，電磁流量計是由流量傳感器變送器組成。流量傳感器是把流過管道內的導電液體的體積流量轉換為線性電信號。變送器是由勵磁電路、信號濾波放大電路、A/D 采樣電路、微處理器電路、D/A 電路、變送電路等組成。其轉換原理即法拉第電磁感應定律，也就是導體通過磁場，切割電磁線，產生電動勢。流量傳感器的磁場是通過勵磁實現的，現在大多流量傳感器采用低頻方波勵磁。在電磁流量計中，測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時，則會產生感應電壓。管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過橡膠、特氟隆等不導電的內襯實現與流體和測量電極的電磁隔離。

1.2 電磁流量計的特點
電磁流量計具有自身的獨特性，在使用過程中電磁流量計的特點較為明顯。大致體現為以下幾個方面：
（1）在電磁流量計構造中，由于測量導管內沒有可動的部件及阻流體，因此沒有壓力損失及機械慣性產生，所以在反應上具有較好的靈敏性。
（2）測量范圍寬，量程比一般為10 ：1，*高可達100 ：1。流速范圍一般為1 ～ 6m/s，也可擴展到0.5 ～ 10m/s。測量范圍可測每小時幾十毫米到十幾萬立方米。測量管徑范圍從2mm 到2400mm，甚至可達3000mm。
（3）可測含有固體顆粒、懸浮物（如礦漿、煤粉漿等）或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導率的液體體積流量，也可測脈動流量，并可進行雙向測量。盡管電磁流量計具有較為顯著的優點，但其自身也有不足之處。
（1）使用溫度和壓力不能太高。電磁流量計使用溫度不宜超過120℃，使用壓力也要低于1.6MPa。這主要是使用溫度的高低會對管道襯里的材料膨脹、變形及變質等情況產生一定的影響，而且使用壓力具體要取決于管道強度、電極部分的密閉狀況及法蘭的規格等。
（2）電磁流量計所能夠測量的范圍十分有限，對于氣體、蒸汽及石油制品等非導電流體的流量則無法進行測量。

2 電磁流量計測量誤差原因及對策
2.1 待測液體中含有氣泡
待測液體中含有氣泡屬于較為常見的現象，這些氣泡不僅有吸入外界的氣泡，而且還有液體中溶解氣體轉變成游離狀態而析出的氣泡。在有氣泡情況下進行測量，測量結果中將氣泡體積的容量也包括在內，從而導致測量誤差產生。另外，當氣泡直徑大于或是等于電極直徑時，也會導致測量值出現不穩定的情況，使測量顯示值出現不同程度的波動。
針對含有氣泡情況下所產生的測量誤差，在解決時通常需要對電磁流量計的安裝位置進行更換，對于對安裝位置進行更換具有難度的情況下，則需要將集氣器安裝在電磁流量計的上游，而且做到定期進行排氣，有效地減少液體中的氣泡，提高測量的準確性。
2.2 待測液體電導率太低
被測液體電導率降低，會增加電極的輸出阻抗（由被測液體電導率和電極大小決定），并由轉換器輸入阻抗引起負載效應而產生測量誤差，如果實際電導率低于下限值（一般為5μs/cm），則儀器不能正常工作，示值會晃動。出現上述情況，只能選用其他滿足要求的低電導率電磁流量計，如電容式電磁流量計；或選用其他原理流量計，如孔板等。
2.3 空間電磁波干擾
利用電磁流量計進行測量過程中，當傳感器與轉換器之間的電纜較長而且周圍存在較強電磁干擾的情況下，干擾信號則會經由電纜被引入進來，從而形成共模干擾的現象，使流量計顯著失真、非線性及大幅度晃動等情況發生，從而影響測量的準確性。這種情況下導致的測量誤差，需要在安裝電磁流量計時要對周圍的環境進行分析，確保電磁流量計要與強磁場遠離，而且盡可能的控制好電纜的長度，采取必要的屏蔽措施，可以利用接地鋼管將電纜穿入其中，避免將電纜和電源線穿入同一根管內，也可以采用符合要求的屏蔽電纜，有效地降低電磁波所帶來的干擾。
2.4 傳感器接地
傳感器的輸出信號很小，通常只有幾毫伏，為了提高抗干擾能力，傳感器的零電位必須單獨可靠接地，且傳感器輸出信號接地點應與被測流體電氣連接。傳感器的接地電阻需要與標準要求相符，在連接傳感器的管道內涂有絕緣層或采用非金屬管道時，傳感器兩側應安裝接地環，并可靠接地，以使流體接地，流體電位與地電位相同。
2.5 連接電纜問題
電磁流量計主要由特定的電纜、傳感器和轉換器等共同構成的系統，因此測量結果必然會受到電纜長度、絕緣情況、屏蔽層數、分布電容及導體橫截面積等方面的影響，嚴重時還會導致流量計無法正常運行。因此在對電磁流量計進行安裝時，需要確保電纜盡可能的短，針對待測液體電導率、屏蔽層數、分布電容及導體橫截面積等決定電纜的長度，而且避免電纜中間）進行接頭，要對末端進行處理，確保連接的良好性，使用的電纜需要與標準的要求相符。

3 結束語
近年來，電子技術取得了較快的發展，這也使電磁流量計的性能得以大幅度的提升，各種誤差能夠得到有效地補償，有效地提高了測量的準確度。但在電磁流量計測量過程中還避免不了會存在著一些誤差，因此需要對電磁流量的工作原理及特點進行深入了解，從而采取切實可行的措施提高測量的準確性，有效地減少測量誤差的產生。