污廢水用電磁式流量計, 耐酸鹼用電磁式流量計
電磁式流量計
目錄
1. 什麼是電磁式流量計
電磁式流量計(Electromagnetic Flowmeter)是一種根據法拉第電磁感應定律來測量導電液體體積流量的儀表。它是現代工業流量測量中應用最廣泛的流量儀表之一，特別適用於測量各種導電液體的流量。
電磁式流量計具有無壓力損失、測量精度高、不受流體密度、溫度、壓力和黏度影響等優點，在水處理、化工、食品、製藥等行業中得到廣泛應用。
2. 工作原理
2.1 法拉第電磁感應定律
電磁式流量計的工作原理基於法拉第電磁感應定律。當導電液體在磁場中流動時，會產生感應電動勢，其大小與流體的平均流速成正比。
感應電動勢的計算公式為:E = B × D × V
- E:感應電動勢(V)
- B:磁感應強度(T)
- D:測量管內徑(m)
- V:流體平均流速(m/s)
2.2 測量過程
測量過程可以分為以下幾個步驟:
- 激磁線圈產生穩定的磁場
- 導電液體流經測量管時切割磁力線
- 在垂直於磁場和流動方向上產生感應電動勢
- 電極檢測感應電動勢
- 轉換器將電動勢信號轉換為標準信號輸出
3. 結構組成
電磁式流量計主要由感測器和轉換器兩大部分組成。
3.1 感測器部分
- 測量管: 通常採用不鏽鋼或其他非導磁材料製成
- 電極: 與流體接觸，檢測感應電動勢，材質需根據流體性質選擇
- 激磁線圈: 產生工作磁場
- 內襯: 保護測量管內壁，常用材料有橡膠、聚四氟乙烯、陶瓷等
3.2 轉換器部分
- 信號放大處理電路
- 微處理器
- 顯示單元
- 輸出介面(如4-20mA、脈衝、通訊介面等)
4. 主要特點與優勢
主要優勢:
- 無壓力損失: 測量管內無阻流部件，不會產生額外的壓力損失
- 適用範圍廣: 可測量各種導電液體，包括酸、鹼、鹽溶液及含有固體顆粒的漿液
- 測量精度高: 一般可達±0.5%，部分高精度產品可達±0.2%
- 雙向測量: 可以測量正向和反向流量
- 響應快速: 測量反應迅速，適合過程控制
- 口徑範圍大: 從幾毫米到數米都有相應產品
- 不受影響因素多: 測量結果不受流體密度、黏度、溫度、壓力的影響
5. 使用限制與缺點
雖然電磁式流量計具有眾多優勢，但在實際應用中也存在一些限制和缺點，了解這些限制有助於正確選型和使用。
5.1 測量介質限制
只能測量導電液體
- 電導率要求: 被測液體電導率必須大於20μS/cm，低於此值將無法正常測量
- 無法測量的介質:
- 石油產品(汽油、柴油、原油、燃料油等)
- 液化石油氣、液化天然氣
- 有機溶劑(苯、甲苯、丙酮、酒精等)
- 氣體和蒸汽
- 純水或去離子水(電導率過低)
- 影響: 這一限制大幅縮小了電磁式流量計的應用範圍，在石油化工、有機化學品等領域無法使用
5.2 安裝條件限制
- 滿管要求嚴格:
- 測量管必須始終充滿液體，不能有氣泡或部分充滿的情況
- 不適合安裝在管道最高點(容易積聚氣體)
- 不能直接安裝在開口排放的管道出口
- 需要特別注意安裝位置，避免產生虹吸或排空現象
- 直管段要求:
- 上游需要5D以上的直管段，下游需要2D以上
- 如果上游有彎頭、閥門等，可能需要更長的直管段(10D或更多)
- 安裝空間受限時難以滿足要求
- 振動影響: 安裝位置應避免強烈振動，否則可能影響測量精度或損壞儀表
5.3 成本考量
- 初期投資較高:
- 相比機械式流量計(如渦輪流量計)，電磁式流量計的購置成本明顯較高
- 大口徑電磁式流量計價格尤其昂貴
- 高精度或特殊材質型號價格更高
- 安裝成本:
- 需要專業人員安裝調試
- 可能需要改造管道以滿足安裝要求
- 接地系統的施工成本
- 備品備件: 特殊電極材料或內襯材料的備件價格較高
5.4 維護注意事項
- 電極污染問題:
- 測量含有油脂或結垢性介質時，電極容易被污染或結垢
- 需要定期清洗電極，否則會影響測量精度
- 某些介質可能需要頻繁清洗，增加維護工作量
- 內襯磨損:
- 測量含有固體顆粒或磨蝕性介質時，內襯可能磨損
- 內襯損壞後需要返廠更換，維修成本高且週期長
- 電磁干擾:
- 對強電磁場環境敏感
- 需要良好的接地和屏蔽措施
- 接地不良會導致測量不穩定或錯誤
- 環境要求:
- 轉換器對環境溫度和濕度有要求
- 戶外安裝需要防護箱
- 在高溫、高濕或腐蝕性環境下需要特殊防護
5.5 其他使用限制
- 電源依賴:
- 需要穩定的外部電源供應(通常為80~265VAC或24VDC)
- 斷電後無法測量
- 在偏遠地區或無電源場所使用受限
- 需要考慮備用電源或UPS系統
- 低流速測量限制:
- 雖然理論上可以測量很低的流速，但實際應用中低於0.3m/s時測量精度會下降
- 極低流速時信號微弱，容易受干擾
- 溫度限制:
- 普通型號一般適用於-20℃至+60℃的介質溫度
- 高溫型雖可測量更高溫度，但價格昂貴且測量精度可能降低
- 橡膠內襯型號不適合高溫介質
選型建議: 雖然電磁式流量計存在上述限制，但對於導電液體的測量，其優勢仍然明顯。在選型時應充分評估實際工況條件，權衡優缺點，選擇最適合的流量計類型。如果被測介質為非導電液體，則應考慮其他類型的流量計，如渦輪流量計、渦流流量計或蹼輪流量計等。
6. 應用領域
電磁式流量計在各個工業領域都有廣泛的應用:
- 水處理行業: 給排水、污水處理、水資源管理
- 化工行業: 各種化工原料、酸鹼溶液的流量測量
- 食品飲料: 果汁、牛奶、啤酒等流體的計量
- 製藥行業: 藥液、純水、注射用水的流量監測
- 造紙行業: 紙漿、黑液、白水等的流量測量
- 礦業冶金: 礦漿、選礦液的流量控制
- 環保監測: 廢水排放監測、環保數據採集
7. 選型注意事項
7.1 流體條件
- 電導率: 被測流體電導率應大於20μS/cm，低電導率流體需選擇特殊型號
- 流速範圍: 建議流速在0.5-10m/s之間，最佳範圍為0.8-5m/s
- 溫度壓力: 確認流體溫度和管道壓力在儀表的額定範圍內
- 腐蝕性: 根據流體腐蝕性選擇合適的電極和內襯材料
7.2 安裝環境
- 避免安裝在有強電磁干擾的位置
- 保證測量管內始終充滿液體
- 前後直管段要求:前段≥5D，後段≥2D(D為管道直徑)
- 可垂直、水平或傾斜安裝，但電極軸線應保持水平
- 避免安裝在管道最高點或有氣體積聚的位置
8. 維護保養
電磁式流量計的日常維護相對簡單，但仍需注意以下事項:
- 定期檢查: 檢查電極是否結垢或污染，必要時進行清洗
- 接地檢查: 確保感測器和轉換器良好接地
- 零點校驗: 定期進行零點校驗，確保測量準確性
- 密封檢查: 檢查各連接處的密封性，防止滲漏
- 環境維護: 保持轉換器周圍環境清潔乾燥
- 記錄數據: 記錄儀表運行數據，便於故障分析
9. 常見問題
Q1: 為什麼電磁式流量計不能測量非導電液體?
A: 電磁式流量計的工作原理是基於法拉第電磁感應定律，需要流體具有一定的電導率才能產生感應電動勢。非導電液體(如油類、有機溶劑)無法產生可測量的信號。
Q2: 電磁式流量計測量時出現波動怎麼辦?
A: 可能的原因包括:管道內有氣泡、電極污染、接地不良、電磁干擾等。應逐一排查並解決相應問題。
Q3: 如何選擇合適的電極材料?
A: 電極材料的選擇主要根據被測介質的腐蝕性。常用電極材料有316L不鏽鋼(適用於一般液體)、哈氏合金(適用於強腐蝕性介質)、鉑金(適用於高腐蝕性和高溫介質)等。
Q4: 電磁式流量計能否測量氣體流量?
A: 不能。電磁式流量計只能測量導電液體的流量，無法測量氣體流量。測量氣體需使用其他類型的流量計，如金屬管面積式流量計、渦流流量計等。
Q5: 電磁式流量計的價格為什麼比其他流量計貴?
A: 電磁式流量計的高成本主要來自於精密的電磁感應系統、高品質的電極材料、耐腐蝕的內襯材料，以及複雜的信號處理電路。雖然初期投資較高，但其長期的穩定性和低維護成本使得總體擁有成本具有競爭力。
