LDG电磁流量计

【学员问题】电磁流量计的分类？

【解答】一、电磁流量计按激磁电流方式分类

（1）、直流激磁

直流激磁电磁流量计用于测量液体金属流量，如常温下汞和高温下液态纳、锂、钾等。在快中子增殖核反应堆一次回路中用于测量摄氏500余度的熔融纳流量，见到过有应用于DN300mm管道仪表的报道。干法效验流量值，与湿法（实流）效验相比，精度可达3%.除由电磁铁值流激磁产生次场外，也有用永久磁铁磁场的较小口径传感器。

本类仪表在我国一般流程工业中应用还属探索阶段，20世纪60～70年代曾成功地应用于测量电解槽常温泵流量；有色冶金工业也曾试用于测量熔锌液流量，因锌液在测量管内壁结垢及氧化锌等原因，未使用成功。

（2）、交流激磁

早期电磁流量计用于50Hz工频市电激磁，产生正弦波交变磁场；采用交流激磁的理由是为了避免像用直流激磁时电磁表面产生极化现象，但是由于易受市电锁引起的与流量信号同相应各种感应噪声的叠加，形成零点漂移等，现在已渐被低频矩形波激磁所代替。这些叠加的感应噪声是由以下一些原因产生的。

1）液体中涡电流产生与流量信号同相位噪声，电极污染形成的噪声和零点漂移；

2）磁回路中铁损偏移了激磁电流与磁场间相位，使原来在信号回路中变压器效应所形成的正交（90°）噪声相移，产生相同噪声；

3）激磁线圈与信号线间以及激磁线圈与流体间的静电感应噪声。

但是交流激磁流量传感器的磁感应强度通常涉及得较高，有较大信号电动势（约为1mV每1m/s，矩形波激磁仅0.2～0.3mV）和较高信噪比的优点。此外，在测量固液双相的矿浆等流体时，低频矩形波激磁方式在固体擦过电极表面产生尖峰的浆液噪声，会使输出信号波动，工频交流激磁的电磁流量计则不存在这一缺点。因此国内外还有一些仪表制造厂继续提供工频或其他频率交流激磁的电磁流量计。

（3）、低频矩形波激磁

自1975年低频矩形波激磁方式发表以来，以其功耗小、零点稳定，电极污染影响小等优点，得到很快发展，成为迄今主要激磁方式。低频矩形波激磁波形有“正-负”二值者，有“正-零-负-零”三值者，分别如右上图中b、c所示。三值激磁用无激磁期间的信号改善零点稳定性。流量信号在信号电压基本恒定的区间采样取得。激磁频率为市电的1/32～1/2，常用1/8～1/4之间。小口径仪表用较高频率，大口径仪表用较低频率，由制造厂按所用传感器口径来设定。国外也有可由用户设定频率的仪表，例如商业名为“可编程键控储存（ProgrammableKeyedStorage）电磁流量计”。

矩形波形波交变激磁虽不受慢的极化电压变化影响，但由于稳定磁场短期间直流采用相对于急剧变化的极化电压，还会产生急剧的输出变化。此外流体中固体颗粒撞击电极，其表面氧化膜破损，表面电位变化形成尖峰状噪声，输出呈现大幅晃动。这一现象称作浆液噪声，发生于高浓度浆液或含土沙粒的液体，影响了低频矩形波电磁流量计的应用。

频率较高的工频激磁比低频矩形波激磁抗浆液噪声性能优越的原因；还可以用浆液噪声频率特性说明之。下图是纸浆浆液噪声频谱一例，低频段噪声电平大，高频段噪声小，即所谓1/？特性。因此较高频率激磁噪声电平低，可获得较高的S/N比的信号。

（4）、双频激磁

双频激磁是在低频矩形波上叠加高频矩形波，如右图所示的用两种频率采样和低通、高通滤波器，得到高频和低频两种信号，合成后得流量信号，克服了低频矩形波激磁存在的浆液噪声和流动噪声，提高仪表的稳定性和响应性。快速响应性可反映频率高达1Hz的柱塞泵的流动状况。

二、电磁流量计按输出信号连接和激磁（或电源）连线制式分类

（1）、四线制

传统电磁流量计的输出信号线和电源线（或流量传感器和传感器间的激磁电流线）分别由2组各2根导线的四线制组成，仍是当前的主要制式。

（2）、二线制

当前温度、压力/差压、流量和物位等参量现场仪表趋向于输出信号和电源共用导线的二线制仪表发展。二线制仪表毋须市电电源，而电磁流量计常装在无市电供给的偏僻场所，采用二线制可节省市电布线工程费用。

二线制电磁流量计电源供给的设计思路上又分为零信号输出电流（即4mA）供给、大于零信号输出供给和电池（或太阳电池）供给。

电池供电型电磁流量计和电磁式水表适应配置于远离城市配水池或郊外污水处理后排放点等市电引入困难的场所。有些型号仪表电池使用寿命一年，有些则长达8～10年。

1993年日本修订计量法规定DN350mm以下贸易证明用水管仪表的试用品种从传统旋翼式水表扩展到电磁式水表。今后用作水表的电磁流量计要符合水表标准的要求，测量精度只需2%～5%，但电磁流量计本体必须要带积算显示和舍友外接电源。例如爱知时计电机的SU系列电磁式水表消耗功率仅2mW，内藏电池可用8年以上。

三、电磁流量计按传感器和转换器组装方式分类

（1）、分体型

分体型是电磁流量计最普遍应用的形式，如右图所展示的，传感器接入管道，转换器装在仪表室或人们易于接近的传感器附近，相距数十到数百米。为防止外界噪声侵入，信号电缆通常采用双层屏蔽。测量电导率较低液体而相聚超过30m时，为防止电缆部分电容造成信号衰减，内层屏蔽也有要求接上与芯线同电位低阻抗源的屏蔽驱动。分离型转换器可远离现场恶劣环境，电子部件检查、调整和参数设定就比较方便。

（2）、一体型

传感器和转换器组装在一起直接输出直流电流（或频率）标准信号，实际上成为电磁流量变送器。一体型缩短了二者之间信号线和激磁线的连接长度，并使之物外接，隐蔽在仪表内部，从而减少信号衰减和空间电磁波噪声侵入（见右图）。同样测量电路与分体型相比可测较低电导率的液体。取消了信号线和激磁线的布线，简化电气连接，仪表价格和安装费用均相对便宜，较多采用于小管径仪表。随着二线制仪表的商品化发展，一体型仪表将会有较快发展。但如果由于管道布置限制，安装在不易接近的场所，则维护不便。此外，转换器电子部件装于管道上，将受到流体温度和管部震动的较大限制。

四、电磁流量计按流量传感器与管道连接方式分类

（1）法兰连接

法兰连接时传统的连接方式，传感器两端有连接法兰，与管道法兰间用螺栓固定之，可单向安装。大口径传感器都采用本连接方式。体积和重量都比夹装连接方式大。

DN15～600mm电磁流量计的两法兰面间长度，国际标准化组织已制定标准（ISO13359；1998）予以统一。

（2）夹装连接

夹装连接时近年发展的连接方式，传感器本身无法兰，以较长的螺栓夹持在管道两法兰之间接入管系。本方式传感器体积小重量轻，对于不同压力规范和标准管系法兰孔距适应性强；但只适用于较小管径（200mm一下），承受液体工作压力较低。

（3）卫生型连接

右图中式卫生型连接一例，与国际制酪联合会IDF加持件相连接，实现快速拆卸和安装，便于日常频繁的清洗。

（4）螺纹连接

下图中式小口径仪表螺纹连接方式。该类仪表较多应用于医药、食品等工业和药业配比注入等场所。螺纹连接还有较多应用于石油、地质勘探等16～25MPa以上高压注水或水泥浆液流量测量，螺纹形状则为梯形。

五、电磁流量计按流量传感器电极是否与被测液体接触分类

（1）接触型电极

与液体接触的电极是EMF的传统结构，通常为一对电极，大口径仪表业有用两对电极。非满管型EMF也有用3对电机或条形电极。

（2）非接触型电极

大面积电极紧贴衬里（或绝缘测量管）外表面，以电容耦合方式检拾流量信号，可测量比接触型电极的电容检测方式的电磁流量计简称电容式电磁流量计，其原理看下图。前置放大器置于传感器内仅靠电极，激磁频率比通常EMF高，为50/2Hz，也有超过100Hz者。本类仪表不会产生电极钝化、氧化和触媒作用等电极表面效应噪声，也机会不存在流动噪声和浆液噪声。衬里内表面覆盖油脂等非导电层或薄绝缘结构层也不会影响测量；但覆盖层若为导电膜则仪表将无指示。

国外有些仪表制造厂称这类仪表为无电极电磁流量计。

六、电磁流量计按流量传感器结构分类

（1）短管型

短管型结构即如传统电磁流量计的结构，流量传感器带有测量管段连接到管道系统中。

（2）插入型

插入型流量传感器实质上是电磁流速传感器，激磁线圈和电极组装成杆状，从待测管道上开孔中插入，测得的流速与转换器预置的管道面积等系数相乘盐酸求取流量。除单点的“点流速”外，还有侧多点“径流速”者。

本型仪表适用于大型管道，因为是测量局部流速推算流体流量，测量精度远低于短管型，通常仅用于过程控制，不适宜应用于贸易核算计量。但是价格相对便宜。应用特点还可参阅插入式流量计。

七、电磁流量计按用途分类

（1）通用型

在冶金、石化、造纸、印染、纺织、给水、污水处理等工业一般较多采用分体型中、大口径法兰连接方式；医药、生物、精细化工等工业常用微小口径、小口径仪表，一体型夹装连接方式或螺纹连接方式适用场所较多。

（2）防爆型

防爆型电磁流量计应用于有易燃气氛的场所。由于大部分电磁流量计的几次电流能量较大，通常设计成隔爆型、充砂型、浇封型和气密型等。但是现在有些电磁流量计激磁功率大幅度降低，也有了本质安全型即以前所称安全火花型，流量传感器部分和转换部分有条件组成一体，全部装在危险区域内。

（3）卫生型

乳酪、食品、医药、生物化学等工业要求定时通蒸汽灭菌，传感器要便于拆卸清洗，与管道连接部分要求用快速装卸的卫生型规定的结构，与液体接触的材质应是无毒无害的。

（4）耐潜水型

本型传感器应用于安装在地面下的窨井，可承受短时间水侵没，相当于外壳防护等级IP67或NEMA6；还有相当于防护等级IP68者，则可承受长期潜水。

（5）潜水型

本型仪表用于测量明渠或非满管暗渠自由水面自然流下的水路流量，如工业排水和下水等。传感器装在明渠截流挡板下部，长期浸在水下。用于大流量时刻安装多台与传感器形状相同的分流模型，以扩大流量。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

电磁流量计无截流阻流部件，工作寿命长，不存在压力损失和流体堵塞现象。无机械惯性，响应快速，稳定性好，可应用于自动检测、调节和程控系统。

测量精度不受被测介质的种类及其温度、粘度、密度、压力等物理量参数的影响。