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常用流量计应用January20002非导电介质导电介质气体蒸汽超声波电磁涡街气体质量流量计差压（孔板）质量第一部分电磁流量计81、概述电磁流量计（以下简称EMF）是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。50年代初EMF实现了工业化应用，近年来世界范围EMF产量约占工业流量仪表台数的5%～6.5%。70年代以来出现键控低频矩形波激磁方式，逐渐替代早期应用的工频交流激磁方式，仪表性能有了很大提高，得到更为广泛的应用。2.原理与机构EMF的基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。如图1所示，导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”，其值如下式式中E-----感应电动势，即流量信号，V;k-----系数；B-----磁感应强度，T；D----测量管内径，m；---平均流速，m/s。设液体的体积流量为，则式中K为仪表常数，K=4KB/πD。9EMF由流量传感器和转换器两大部分组成。传感器典型结构示意如图2，测量管上下装有激磁线圈，通激磁电流后产生磁场穿过测量管，一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势，送到转换器。激磁电流则由转换器提供。103、优点EMF的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。EMF不产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。EMF所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化明显的影响。与其他大部分流量仪表相比，前置直管段要求较低。易于选择与流体接触件的材料品种，可应用于腐蚀性流体。4、缺点EMF不能测量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。通用型EMF由于衬里材料和电气绝缘材料限制，不能用于较高温度的液体；有些型号仪表用于过低于室温的液体，因测量管外凝露（或霜）而破坏绝缘。115、分类市场上通用型产品和特殊型仪表可以从不同角度分类。如按激磁电流方式划分，有直流激磁、交流（工频或其他频率）激磁、低频矩形波激磁和双频矩形波激磁。几种激磁方式的波形见图3。按输出信号连线和激磁（或电源）连线的制式分类，有四线制和二线制。按转换器与传感器组装方式分类，有分离型和一体型。按流量传感器与管道连接方法分类，有法兰连接、法兰夹装连接、卫生型连接和螺纹连接。按流量传感器电极是否与被测液体接触分类，有接触型和非接触型。按流量传感器结构分类，有短管型和插入型。按用途分类，有通用型、防爆型、卫生型、防侵水型和潜水型等。126.选用考虑要点EMF应用领域广泛，大口径仪表较多应用于给排水工程。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所。1.精度等级和功能市场上通用型EMF的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为（±0.5%～±1%）R，精度低的仪表则为（±1.5%～±2.5%）FS，两者价格相差1～2倍。因此测量精度要求不很高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的。2、流速、满度流量、口径选定仪表口径不一定与管径相同，应视流量而定。流程工业输送水等粘度不同的液体，管道流速一般是经济流速1.5～3m/s。EMF满度流量时液体流速可在1～10m/s范围内选用，范围是比较宽的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建议不超过5m/s。有些新建工程运行初期流量偏低或在流速偏低的管系，从测量精度角度考虑，仪表口径应改用小于管径，以异径管连接之。用于有易粘附、沉积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s，最好提高到3～4m/s或以上，起到自清扫、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体，常用流速应低于2～3m/s，以降低对衬里和电极的磨损。在测量接近阈值的低电导液体，尽可能选定较低流速（小于0.5～1m/s），因流速提高流动噪声会增加，而出现输出晃动现象。133、液体电导率使用EMF的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值（即下限值）。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，4、液体中含有混入物混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作，但测得的是含气泡体积的混合体积流量；如气体含量增加到形成弹（块）状流，因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开，出现输出晃动甚至不能正常工作。5、附着和沉淀测量易在管壁附着和沉淀物质的流体时，若附着的是比液体电导率高的导电物质，信号电势将被短路而不能工作，若是非导电层则首先应注意电极的污染，譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。6、与流体接触零部件材料的选择与流体接触的传感器零部件有衬里（或绝缘材料制成的测量管）、电极、接地环和密封垫片，其材料的耐腐蚀性、耐磨耗性和使用温度上限等影响仪表对流体的适应性。由于零部件少，形状简单，材料选择灵活，电磁流量传感器对流体的适应性强。147、安装使用注意事项7.1使用时应注意的一般事项液体应具有测量所需的电导率，并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀场所，例如其上游附近加入药液，加液点最好设于传感器下游。使用时传感器测量管必须充满液体（非满管型例外）。有混合时，其分布应大体均匀。液体应与地同电位，必须接地。如工艺管道用塑料等绝缘材料时，输送液体产生摩檫静电等原因，造成液体与地间有电位差。7.2流量传感器安装（1）安装场所通常电磁流量传感器外壳防护等极为IP65（GB4208规定的防尘防喷水级），对安装场所有以下要求。1）测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；2）尽可能避免测量管内变成负压；3）选择震动小的场所，特别对一体型仪表；4）避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰；5）易于实现传感器单独接地的场所；6）尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；7）环境温度在－25/－10～50/600℃范围内，一体形结构温度还受制于电子元器件，范围要窄些；8）环境相对湿度在10%～90%范围内；9）尽可能避免受阳光直照；10）避免雨水浸淋，不会被水浸没。如果防护等级是IP67（防尘防浸水级）或IP68（防尘防潜水级），则无需上述8）、10）两项要求。15（2）直管段长度要求为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。90º弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段为（2～3）D或无要求；但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内。（3）安装位置和流动方向传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可，不受限制。但测量固液两相流体最好垂直安装，自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。（4）旁路管、便于清洗连接和预置入孔为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流动时检查和调整零点，应装旁路管。但大管径管系因投资和位置空间限制，往往不易办到。（5）负压管系的安装氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负压管系；正压管系应防止产生负压，例如液体温度高于室温的管系，关闭传感器上下游截止阀停止运行后，流体冷却收缩会形成负压，应在传感器附近装负压防止阀，（6）接地传感器必须单独接地（接地电阻100Ω以下）。分离型原则上接地应在传感器一侧，转换器接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要用较粗铜导线（16mm2）饶过传感器跨接管道两连接法兰上，使阴极保护电流于传感器之间隔离。167.3转换器安装和连接电缆一体型EMF无单独安装转换器；分离型转换器安装在传感器附近或仪表室，场所选择余地较大，环境条件比传感器好些，其防护等级是IP65或IP64（防尘防溅级）。安装场所的要求与7.2节之（1）中3）、4）、6）、8）、9）、10）各条相同，环境温度受电子件限制，使用温度范围比7）规定所列要窄些。转换器和传感器间距离受制于被测介质电导率和信号电缆型号，即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。要用制造厂随仪表所附（或规定型号）的信号电缆。电导率较低液体和传输距离较长时，也有规定用三层屏蔽电缆。一般仪表“使用说明书”对不同电导率液体给出相应传输距离范围。单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液通常可传送距离100m。为了避免干扰信号，信号电缆必须单独穿在接地保护钢管内，不能把信号电缆和电源线安装在同一钢管内。17注意事项：1.禁止在已安装电磁流量计的管道上作焊接。2.禁止用超过流量计温度允许范围的蒸汽冲洗管道。3.如管道为非金属材质，流量计必须做好接地工作,如加接地环。4.注意负压的影响，将流量计装在泵的下游。5.电缆接口要拧紧，防止进水。186.如作打压实验，请确保打压时的流量不超过流量计的测量范围，否则请将流量计拆下。7.如流量显示输出波动较大,检查接地是否良好，旁边是否有电磁干扰源。8.如有流量时流量计显示空管，输出流量为零请检查：接线是否正确（尤其是分体式）是否满管测量。第二部分质量流量计201、概论科里奥利质量流量计（以下简称CMF）是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。基于科里奥利原理的流量仪表的开发始于20世纪50年代初，但直到70年代中期，由美国高准(MicroMotion)公司首先推向市场。到80年代中后期各国仪表厂相继开发，迄1995年世界已有40家以上仪表制造厂推出各种结构的CMF。到1995年世界范围CMF装用量估计在18万～20万台之间，1995年销售量估计在4万～4.5万台之间。我国CMF的应用起步较晚，从80年代中期引进成套装置附带进口少量仪表开始，到技术改造所需单台进口一定数量，迄1997年估计装用量在3500~4500台之间。1997年我国已有4家制造厂自行开发CMF供应社会，如太行仪表厂已有完整的IZL系列；还有几家制造厂组建合资企业或引进国外技术生产系列仪表212、原理和结构如图1所示，当质量为m的质点以速度υ在对p轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受到两个分量的加速度及其力。1)、法向加速度即向心力加速度αr，其量值等于ω2r，方向朝向P轴；2、切向加速度αt即科里奥利加速度，其量值等于2ωυ，方向与αr垂直。由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利Fc=2ωυm，管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωυm。当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度υ流动时，任何一段长度Δx的管道都将受到一个ΔFc的切向科里奥利力。22密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度υ流动时，任何一段长度Δx的管道都将受到一个ΔFc的切向科里奥利力。（1）式中A——管道的流通内截面积。由于质量流量计流量即为δm，δm=ρυA，所以（2）因此，直接或间接测量在旋转管道中流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量，这就是CMF的基本原理。然而通过旋转运动产生科里奥利力是困难的，目前产品均代之以管道振动产生的，即由两断端固定的薄壁测量管，在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率（或其高次谐波频率）所激励，在管内流动的流体产生科里奥利力，使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲，用光学或电磁学方法检测挠曲量以求得质量流量。又因流体密度会影响测量管的振动频率，而密度与频率有固定的关系，因此CMF也可测量流体密度。233、优点CMF直接测量质量流量，有很高的测量精确度。可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。测量管的振动