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。

電磁流(liu)量計選(xuan)用

1應用概況(kuang)

　　電(dian)磁流量計應(ying)用領域非常(chang)廣(guang)泛。按應(ying)用場合有大口(kou)徑(jing)(jing)、中(zhong)(zhong)小口(kou)徑(jing)(jing)、小口(kou)徑(jing)(jing)和微(wei)小口(kou)徑(jing)(jing)之分(fen)，其中(zhong)(zhong)大口(kou)徑(jing)(jing)電(dian)磁流量計較多應(ying)用于(yu)給(gei)排水工(gong)程，中(zhong)(zhong)小口(kou)徑(jing)(jing)常(chang)應(ying)用于(yu)固液(ye)雙相等難測(ce)流體(ti)或(huo)高要求場所，如測(ce)量造紙工(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)紙漿(jiang)液(ye)和黑液(ye)、有色冶金業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)礦(kuang)漿(jiang)、選煤(mei)廠的(de)煤(mei)漿(jiang)、化學工(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)強(qiang)腐蝕(shi)液(ye)、鋼鐵工(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)高爐風口(kou)冷卻水控制、長距離(li)管道煤(mei)的(de)水力

　　輸送的流(liu)量(liang)測量(liang)和控制等，而小(xiao)口徑和微小(xiao)口徑常應用于醫(yi)藥工(gong)業、食品工(gong)業、生(sheng)物工(gong)程(cheng)等有衛(wei)生(sheng)要求的場(chang)所。

2精度等級和功(gong)能

　　市(shi)場(chang)上(shang)通(tong)用型EMF的(de)性(xing)(xing)能(neng)有(you)(you)較大差別，有(you)(you)些(xie)(xie)精(jing)度高(gao)、功(gong)能(neng)多，有(you)(you)些(xie)(xie)精(jing)度低、功(gong)能(neng)簡單。精(jing)度高(gao)的(de)儀(yi)表(biao)(biao)基(ji)本誤差為（±0.5%～±1%）R，精(jing)度低的(de)儀(yi)表(biao)(biao)則為（±1.5%～±2.5%）FS，兩(liang)者(zhe)價格(ge)相差1～2倍。因(yin)此測(ce)量精(jing)度要求不很高(gao)的(de)場(chang)所（例如非貿易核算(suan)僅以控(kong)制為目的(de)，只要求高(gao)可靠(kao)性(xing)(xing)和優良重復性(xing)(xing)的(de)場(chang)所）選用高(gao)精(jing)度儀(yi)表(biao)(biao)在經濟上(shang)是不合算(suan)的(de)。

　　有(you)些(xie)型號(hao)儀表聲稱(cheng)有(you)更高的(de)準(zhun)確(que)度(du)，基(ji)本(ben)誤差僅（±0.2%～±0.3%）R，但(dan)有(you)嚴格的(de)安裝(zhuang)要(yao)求和參比條件，例如環境溫(wen)度(du)20～22℃，前后直管段長(chang)度(du)要(yao)求分(fen)別大(da)10D和3D（通常為5D和2D），甚至提(ti)出(chu)流(liu)量(liang)傳(chuan)感器要(yao)與前后直管組成一體在流(liu)量(liang)標準(zhun)裝(zhuang)置上作實流(liu)校準(zhun)，以減少夾裝(zhuang)影(ying)響。因此在多種型號(hao)選擇比較(jiao)時不要(yao)單純只看高指標，要(yao)詳細閱讀制(zhi)造廠(chang)樣本(ben)或說明書做(zuo)綜合分(fen)析。

　　市場上EMF的(de)功能差別也(ye)很大，簡單的(de)就只(zhi)(zhi)是測量(liang)(liang)單向流(liu)(liu)量(liang)(liang)，只(zhi)(zhi)輸出(chu)模擬信號帶動(dong)(dong)后位儀表(biao)；多功能儀表(biao)有測雙向流(liu)(liu)、量(liang)(liang)程切(qie)換、上下限流(liu)(liu)量(liang)(liang)報(bao)警、空管和(he)電源切(qie)斷報(bao)警、小信號切(qie)除、流(liu)(liu)量(liang)(liang)顯(xian)示(shi)和(he)總量(liang)(liang)計算(suan)、自(zi)動(dong)(dong)核(he)對和(he)故障自(zi)診斷、與上位機通(tong)信和(he)運動(dong)(dong)組態(tai)等。有些型(xing)號儀表(biao)的(de)串行(xing)數字通(tong)信功能可(ke)選(xuan)多種通(tong)信接(jie)口和(he)專(zhuan)用芯片（ASIC），以(yi)連接(jie)HART協(xie)議系統、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現場總線(xian)等。

3流速、滿度流量(liang)、范圍度和口徑(jing)

　　選定儀表口徑(jing)(jing)不一(yi)定與管(guan)徑(jing)(jing)相同，應視(shi)流量(liang)而定。流程工業輸送(song)水等(deng)粘度不同的液(ye)體，管(guan)道(dao)流速一(yi)般是經濟流速1.5～3m/s。EMF用(yong)在這樣的管(guan)道(dao)上，傳感器口徑(jing)(jing)與管(guan)徑(jing)(jing)相同即可。

　　EMF滿(man)度流量時液體流速(su)可在1～10m/s范圍(wei)內選用(yong)(yong)，范圍(wei)是比較(jiao)寬的(de)。上限流速(su)在原理(li)上是不(bu)受限制的(de)，然而通常建議不(bu)超過(guo)5m/s，除(chu)非襯(chen)里材料能承受液流沖刷，實際應(ying)用(yong)(yong)很(hen)少(shao)超過(guo)7m/s，超過(guo)10m/s則(ze)更為罕見。滿(man)度流量的(de)流速(su)下限一(yi)般為1m/s，有(you)(you)些型號儀表則(ze)為0.5m/s。有(you)(you)些新建工程運行初期流量偏(pian)(pian)低或在流速(su)偏(pian)(pian)低的(de)管系(xi)，測(ce)量精度角度考慮(lv)，儀表口徑(jing)應(ying)改用(yong)(yong)小(xiao)于管徑(jing)，用(yong)(yong)異徑(jing)管連接之。

　　用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)有(you)易粘(zhan)附、沉(chen)積、結垢等(deng)物質的(de)流(liu)體(ti)，選用(yong)(yong)流(liu)速不低(di)于(yu)(yu)(yu)2m/s，提高到3～4m/s或以(yi)上，起到自清掃、防止粘(zhan)附沉(chen)積等(deng)作(zuo)用(yong)(yong)。用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)礦漿等(deng)磨耗(hao)性強的(de)流(liu)體(ti)，常(chang)用(yong)(yong)流(liu)速應低(di)于(yu)(yu)(yu)2～3m/s，以(yi)降低(di)對襯里(li)和電極的(de)磨損。

　　在(zai)測(ce)量接近閾(yu)值（即下限(xian)值）的低電導(dao)液體，盡可(ke)能選定較低流速（小(xiao)于0.5～1m/s），因流速提高(gao)流動噪聲(sheng)會增加，而出(chu)現(xian)輸出(chu)晃動現(xian)象。

　　EMF的范圍度是比(bi)較大(da)的，通常不(bu)低于(yu)20，帶有(you)量程自動切換(huan)功能的儀(yi)(yi)(yi)表，可(ke)(ke)超過50～100。國內可(ke)(ke)以提供的定型(xing)產品(pin)的口(kou)徑(jing)(jing)從(cong)10mm到3000mm，隨然實際(ji)應用還是以中(zhong)小(xiao)口(kou)徑(jing)(jing)居多，但與大(da)部(bu)分其(qi)他原理流量儀(yi)(yi)(yi)表（如容積式、渦(wo)輪式、渦(wo)街式或科里奧利質量式等）相比(bi)，大(da)口(kou)徑(jing)(jing)儀(yi)(yi)(yi)表占有(you)較大(da)比(bi)重。某(mou)企業(ye)近萬(wan)臺儀(yi)(yi)(yi)表中(zhong)，50mm以下小(xiao)口(kou)徑(jing)(jing)、65～250mm中(zhong)口(kou)徑(jing)(jing)、300～900mm大(da)口(kou)徑(jing)(jing)、1000mm以上(shang)超大(da)口(kou)徑(jing)(jing)分別占37%、45%、15%和3%。

4液體電(dian)導率

　　使(shi)(shi)用EMF的(de)(de)前提是被(bei)測液體必須是導(dao)電(dian)(dian)的(de)(de)，不能(neng)低(di)于閾(yu)值(zhi)（即(ji)(ji)下限(xian)值(zhi)）。電(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)低(di)于閾(yu)值(zhi)會(hui)產生(sheng)測量誤差甚至不能(neng)使(shi)(shi)用，超過閾(yu)值(zhi)即(ji)(ji)使(shi)(shi)變化也可(ke)以測量，示值(zhi)誤差變化不大，通用型(xing)EMF的(de)(de)閾(yu)值(zhi)在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型(xing)號(hao)而異(yi)。使(shi)(shi)用時(shi)還取決于傳感(gan)器(qi)和轉(zhuan)換器(qi)間流量信號(hao)線(xian)(xian)長(chang)度及其分布電(dian)(dian)容(rong)，制造(zao)廠使(shi)(shi)用說明書中通常規(gui)定(ding)電(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)相對(dui)應的(de)(de)信號(hao)線(xian)(xian)長(chang)度。非接(jie)觸電(dian)(dian)容(rong)耦合大面積電(dian)(dian)極的(de)(de)儀表則可(ke)測電(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)低(di)至5×10-8S/cm的(de)(de)液體。

　　工業(ye)(ye)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)及其(qi)水(shui)(shui)(shui)溶(rong)液的(de)(de)電導(dao)(dao)(dao)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽(yan)液的(de)(de)電導(dao)(dao)(dao)率在(zai)(zai)10-4～10-1S/cm之間，使(shi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)存(cun)在(zai)(zai)問題，低度蒸餾(liu)水(shui)(shui)(shui)為10-5S/cm也不(bu)存(cun)在(zai)(zai)問題。石油制品和(he)有(you)機溶(rong)劑電導(dao)(dao)(dao)率過低就(jiu)不(bu)能使(shi)用(yong)(yong)(yong)。表1列出(chu)若干液體的(de)(de)電導(dao)(dao)(dao)率。從資(zi)料(liao)上查(cha)到有(you)些純液或水(shui)(shui)(shui)溶(rong)液電導(dao)(dao)(dao)率較低，認為不(bu)能使(shi)用(yong)(yong)(yong)，然而實際工作中(zhong)會遇到因含有(you)雜質(zhi)而能使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)情(qing)況，這類(lei)雜質(zhi)增加了電導(dao)(dao)(dao)率。對于水(shui)(shui)(shui)溶(rong)液，資(zi)料(liao)中(zhong)的(de)(de)電導(dao)(dao)(dao)率是用(yong)(yong)(yong)純水(shui)(shui)(shui)配比(bi)在(zai)(zai)實驗(yan)室測(ce)得的(de)(de)，實際使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)溶(rong)液可(ke)能用(yong)(yong)(yong)工業(ye)(ye)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)配比(bi)，電導(dao)(dao)(dao)率將(jiang)比(bi)查(cha)得的(de)(de)要高，也有(you)利(li)于流量(liang)測(ce)量(liang)。

　　根據使(shi)用(yong)經驗(yan)，實際(ji)應用(yong)的(de)液(ye)體(ti)電導(dao)率要比儀表(biao)制(zhi)造(zao)廠(chang)規(gui)定的(de)閾(yu)值至(zhi)少(shao)大一個(ge)數量級(ji)。因為(wei)制(zhi)造(zao)廠(chang)儀表(biao)規(gui)定的(de)下(xia)限(xian)值是在各種(zhong)使(shi)用(yong)條件(jian)較(jiao)好(hao)狀態下(xia)可(ke)測量的(de)較(jiao)低值，是受一些使(shi)用(yong)條件(jian)的(de)限(xian)制(zhi)，如電導(dao)率均勻性(xing)、連(lian)接信(xin)號線(xian)、外(wai)界(jie)噪聲等，否則會出現輸出晃動現象(xiang)等。我們就多次遇到測量低度(du)蒸餾水(shui)或去離子水(shui)，其電導(dao)率接近閾(yu)值

　　5×10-6S/cm，使用(yong)時出現輸(shu)出晃(huang)動。

5液(ye)體中含有混入物

　　混入成(cheng)泡(pao)(pao)狀(zhuang)流的(de)微小(xiao)氣(qi)泡(pao)(pao)仍可正常(chang)工作(zuo)(zuo)，但測(ce)得的(de)是含(han)氣(qi)泡(pao)(pao)體(ti)(ti)(ti)積的(de)混合(he)體(ti)(ti)(ti)積流量(liang)(liang)；如氣(qi)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)增加到(dao)形成(cheng)彈（塊）狀(zhuang)流，因電(dian)極可能被氣(qi)體(ti)(ti)(ti)蓋住使(shi)電(dian)路瞬時斷(duan)開，出現(xian)輸出晃動甚至不能正常(chang)工作(zuo)(zuo)。

　　含有(you)(you)非鐵磁性顆粒(li)或纖維的(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)液(ye)(ye)(ye)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)同樣(yang)可測(ce)得二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)(ti)積流(liu)量(liang)。固(gu)(gu)(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)含量(liang)較高的(de)(de)(de)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)，如鉆(zhan)井泥漿、鉆(zhan)探固(gu)(gu)(gu)井水泥漿、紙(zhi)漿等實際上(shang)已屬非牛頓流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)。由(you)于(yu)(yu)固(gu)(gu)(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)載體(ti)(ti)(ti)(ti)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)一起流(liu)動，兩(liang)者之(zhi)間有(you)(you)滑動，速度上(shang)有(you)(you)差別，單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)校驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)儀表用于(yu)(yu)固(gu)(gu)(gu)液(ye)(ye)(ye)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)會(hui)產生附加誤(wu)差。雖(sui)然還未見(jian)到EMF應用于(yu)(yu)固(gu)(gu)(gu)液(ye)(ye)(ye)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)固(gu)(gu)(gu)形物(wu)影響的(de)(de)(de)系統實驗(yan)(yan)報告(gao)，但國外有(you)(you)報告(gao)稱固(gu)(gu)(gu)形物(wu)含量(liang)有(you)(you)14%時誤(wu)差在(zai)3%范(fan)圍以內；我國黃河水利(li)委員會(hui)水利(li)科(ke)學研究所的(de)(de)(de)實驗(yan)(yan)報告(gao)稱，測(ce)量(liang)高沙(sha)含量(liang)水的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)，含沙(sha)量(liang)體(ti)(ti)(ti)(ti)積比(bi)17%～40%（沙(sha)中(zhong)(zhong)值粒(li)徑0.35mm），儀表測(ce)量(liang)誤(wu)差小于(yu)(yu)3%。

　　在漿液(ye)內有較大顆粒擦過電(dian)極表(biao)(biao)面(mian)，在頻(pin)率較低的(de)(de)(de)矩形激(ji)磁(ci)(ci)的(de)(de)(de)EMF中會(hui)產(chan)生尖(jian)峰狀漿液(ye)噪聲，使流量信(xin)號不穩，就要選用(yong)(yong)較高頻(pin)率的(de)(de)(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)或有較強抑制(zhi)漿液(ye)噪聲能力的(de)(de)(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)，也可選用(yong)(yong)交流激(ji)磁(ci)(ci)的(de)(de)(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)或雙頻(pin)激(ji)磁(ci)(ci)的(de)(de)(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)。

　　含(han)(han)有鐵磁(ci)性物質的流體對通常(chang)的EMF，因測量管內磁(ci)導率受鐵磁(ci)體的不同含(han)(han)量而變化，會產(chan)生測量誤差。但在(zai)磁(ci)路中(zhong)置有磁(ci)通檢測線圈補償的EMF，可減小混入鐵磁(ci)的影響。上海光華儀(yi)表(biao)(biao)廠在(zai)交(jiao)流激磁(ci)儀(yi)表(biao)(biao)的實驗(yan)(yan)報告中(zhong)稱，水中(zhong)含(han)(han)有液固重(zhong)量比約4：1，顆粒度≤0.15mm鐵精(jing)礦石的礦漿(jiang)，以(yi)80mm口徑(jing)儀(yi)表(biao)(biao)作(zuo)清水和漿(jiang)液對比流量試驗(yan)(yan)，常(chang)的儀(yi)表(biao)(biao)示值(zhi)變化7%～10%，裝(zhuang)有磁(ci)通檢測線圈的儀(yi)表(biao)(biao)，示值(zhi)誤差在(zai)±2%FS以(yi)內。

　　對(dui)含(han)有(you)礦石(shi)顆(ke)粒的(de)(de)礦漿應(ying)(ying)用，應(ying)(ying)注意對(dui)傳(chuan)感器襯(chen)里(li)(li)的(de)(de)磨(mo)損(sun)(sun)程度，測量管內徑擴大會(hui)產生附(fu)加誤差。這種場合應(ying)(ying)選(xuan)用耐磨(mo)性較好的(de)(de)陶瓷(ci)襯(chen)里(li)(li)或(huo)聚氨酯橡膠襯(chen)里(li)(li)，同時建議傳(chuan)感器安(an)裝在垂直(zhi)管道(dao)上，使(shi)管道(dao)磨(mo)損(sun)(sun)均(jun)勻，消(xiao)除(chu)水平安(an)裝下半部局部磨(mo)損(sun)(sun)嚴重的(de)(de)缺(que)點，也(ye)可(ke)以在傳(chuan)感器進口端加裝噴嘴形(xing)護套(tao)，相對(dui)延長使(shi)用期。

6附著(zhu)和沉淀

　　測量(liang)易在(zai)管(guan)壁附(fu)著和沉(chen)淀物質(zhi)的流體(ti)時，若(ruo)附(fu)著的是比液體(ti)電(dian)(dian)(dian)導率高的導電(dian)(dian)(dian)物質(zhi)，信(xin)號電(dian)(dian)(dian)勢將被短(duan)路而不能(neng)工(gong)作，若(ruo)是非導電(dian)(dian)(dian)層(ceng)則首先應注意電(dian)(dian)(dian)極的污染，譬如選用不易附(fu)著尖形或半球(qiu)形突出電(dian)(dian)(dian)極、可(ke)更換(huan)式電(dian)(dian)(dian)極、刮(gua)(gua)刀式清(qing)(qing)垢(gou)電(dian)(dian)(dian)極等。刮(gua)(gua)刀式電(dian)(dian)(dian)極可(ke)在(zai)傳感器(qi)外定期(qi)手(shou)動刮(gua)(gua)出沉(chen)垢(gou)。國外產(chan)品曾(ceng)有電(dian)(dian)(dian)極上裝超聲波換(huan)能(neng)器(qi)，以清(qing)(qing)除表面垢(gou)層(ceng)，

　　但現已少見。也(ye)有暫時(shi)斷開(kai)測(ce)量電路，在電極(ji)間(jian)斷時(shi)間(jian)內流過低壓大電流，焚燒清除附著油脂類附著層。易產生(sheng)附著的場(chang)所可(ke)提高(gao)流速(su)以達(da)到自清掃(sao)的目的，還可(ke)以采取較方便的易清洗(xi)的管道(dao)連接(jie)，可(ke)不拆(chai)卸清洗(xi)傳感(gan)器。

　　非接觸型(xing)電極EMF附(fu)著非導電膜層，儀表仍能工(gong)作(zuo)(zuo)，但若為高導電層則同樣(yang)不能工(gong)作(zuo)(zuo)。

7與流(liu)體(ti)接觸(chu)零部件材料的選擇

　　與流體接(jie)(jie)觸(chu)的傳感器零部件有襯里（或絕緣材料(liao)制成的測量管）、電極、接(jie)(jie)地(di)環(huan)和密封墊(dian)片，其材料(liao)的耐腐蝕性(xing)、耐磨耗性(xing)和使用溫度上限等影(ying)響儀(yi)表對(dui)流體的適(shi)(shi)應(ying)性(xing)。由于零部件少(shao)，形狀(zhuang)簡單(dan)，材料(liao)選(xuan)擇靈活，電磁流量傳感器對(dui)流體的適(shi)(shi)應(ying)性(xing)強。

　　（1）襯里材料（或(huo)直接與介質接觸的(de)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(ji)和接地環材料

　　電極對測量介質的耐腐(fu)是(shi)選(xuan)擇(ze)材料首(shou)先考慮(lv)的因(yin)素(su)，其次考慮(lv)是(shi)否(fou)會(hui)產生鈍化等表(biao)面效應和所(suo)形成的噪聲。