一、電磁流量計(jì)概述：
電磁流量計(jì)（Electromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。 電磁流量計(jì)是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理， 根據(jù)導(dǎo)電流體通過外加磁場時(shí)感生的電動勢來測量導(dǎo)電流體流量的一種儀器。
二、電磁流量計(jì)工作原理：
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測流量范圍大。流量與最小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，可達(dá)3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。
當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時(shí)，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運(yùn)動的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時(shí)，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由下式確定：
Ex=BDv-----------------式（1）
式中Ex—感應(yīng)電勢，V；
B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，T
D—管道內(nèi)徑，m
v—液體的平均流速，m/s
然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD2）/4的乘積，將式（1）代入該式得：Qv=(πD/4B)* Ex ---------式（2）
由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時(shí)，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。
據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此感應(yīng)電勢由兩個(gè)檢測電極檢出，數(shù)值大小與流速成正比例，其值為：
E=B·V·D·K
式中： E－感應(yīng)電勢；
K－與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù)；
B－磁感應(yīng)強(qiáng)度；
V－導(dǎo)電液體平均流速；
D－電極間距；（測量管內(nèi)直徑）
傳感器將感應(yīng)電勢E作為流量信號，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報(bào)警輸出及頻率輸出，并設(shè)有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協(xié)議。
注：不同電磁流量計(jì)參數(shù)略有差異，使用時(shí)請務(wù)必查看說明書。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動勢：
e=KBDv (3-36)
式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為：
qv= πeD/4KB (3-37)
由上式可見，體積流量qv與感應(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測量原理。
需要說明的是，要使式(3—37)嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)測量條件滿足下列假定：
①磁場是均勻分布的恒定磁場;
②被測流體的流速軸對稱分布;
③被測液體是非磁性的;
④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。
三、電磁流量計(jì)分類：
按照外加磁場類型的不同，電磁流量計(jì)主要有直流式和感應(yīng)式兩種。直流式電磁流旱計(jì)（圖2）的外加恒下磁場B垂直于管軸，C、D處裝有兩個(gè)電極，用來測量流體橫越磁場時(shí)所感生的電動勢U。流量Q可用下式求出：
式中A為管道橫截面積；d為管道直徑；k為修正系數(shù)，用來修正導(dǎo)出公式時(shí)未計(jì)及的因素（如流量計(jì)管道內(nèi)的流速事實(shí)上并不均勻）的影響。在常的流量計(jì)中，k約為0.8，但對于特定尺寸、用于特定工況的電磁流量計(jì)，則要用容積法（一定時(shí)間內(nèi)流過的容積）標(biāo)定k值。磁場可由磁鐵產(chǎn)生，磁鐵材料一般是鋁－鎳－鈷合金。流量大時(shí)，因管徑較大，故采用無鐵芯激磁繞組，通以它常直流電流來產(chǎn)生一個(gè)近似均勻的磁場。
感應(yīng)式電磁流量計(jì) 在被測流體溫度過高或?qū)﹄姌O有強(qiáng)烈腐蝕作用等情況下，可采用感應(yīng)式電磁流量計(jì)（圖2）。A、B為匝數(shù)相等的兩個(gè)交流激磁繞組（圖中畫的是截面），繞組之間是串聯(lián)的，但各自的電流方向相反。當(dāng)流體靜止時(shí)，通過感應(yīng)線圈C的合成磁通為零，故線圈中沒有感生的交變電動勢。流體流動時(shí)感應(yīng)線圈中就產(chǎn)生交變電動勢，其大小與流速成正比。基于這一原理，還有很多改型方案。例如用一個(gè)激磁繞組，而在它的對稱的兩側(cè)各安置一方向相反的感應(yīng)線圈并串聯(lián)起來（圖3）流體流動時(shí)，磁力線向流動方向移動，使兩邊感應(yīng)線圈中的大吃一驚生電動勢不為零，由此可間接表示出流量的大小。
電磁流量計(jì)的管道內(nèi)沒有其他部件，所以除用于測量導(dǎo)電流體的流量外，還可用于測量各種粘度的不導(dǎo)電液體（其中加入易電離物質(zhì)）的流量。在核能工業(yè)中經(jīng)常使用電磁流量計(jì)。
圖2 直流式電磁流量計(jì)
圖3 感應(yīng)式電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)就顯示方式分為：分體型電磁流量計(jì)，一體型電磁流量計(jì)。系列公稱通徑DN15～DN3000。
分體型電磁流量計(jì)是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵磁，同時(shí)在電磁流量計(jì)上采用CAN現(xiàn)場總線，屬創(chuàng)，技術(shù)達(dá)到水平。
分體型電磁流量計(jì)在滿足現(xiàn)場顯示的同時(shí)，還可以輸出4～20mA電流信號供記錄、調(diào)節(jié)和控制用，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于化工、環(huán)保、冶金、醫(yī)藥、造紙、給排水等工業(yè)技術(shù)和管理部門。
分體型電磁流量計(jì)除可測量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可測量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿液體的體積流量。
一體型電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制定，用來測量導(dǎo)電流體的體積流量。由于的特點(diǎn)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)上各種導(dǎo)電液體的測量。主要用于化工、造紙、食品、紡織、冶金、環(huán)保、給排水等行業(yè)，與計(jì)算機(jī)配套可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。
1．電磁流量計(jì)沒有可動部件，也沒有阻流件，不會引起壓力損失，同時(shí)也不會引起磨損，阻塞等問題。
2．電磁流量計(jì)是一體積流量測量儀表，在測量過程中不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及導(dǎo)電率（在一定范圍內(nèi)）的影響。
3．電磁流量計(jì)的量程范圍寬，可達(dá)1：100。此外，電磁流量計(jì)只與被測介質(zhì)的平均流速成正比，而與軸對稱的流動狀態(tài)（層流或紊流）無關(guān)。
4．電磁流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量瞬時(shí)脈動流量，而且線性好，因此可以將測量信號直接用轉(zhuǎn)換器線性的轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。LD-T型可就地指示，LD型可遠(yuǎn)距離傳送。
四、電磁流量計(jì)特點(diǎn)：
1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響；
2、測量管內(nèi)流動部件，無壓損，直管段要求較低。對漿液測量有的適應(yīng)性；
3、合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性；
4、轉(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高。流量范圍度可達(dá)150：1；
5、轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型；
6、轉(zhuǎn)換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數(shù)設(shè)定方便，編程可靠；
7、流量計(jì)為雙向測量系統(tǒng)，內(nèi)裝三個(gè)積算器：正向總量、反向總量及差值總量；可顯示正、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數(shù)字通訊、HART；
8、轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)(SMT)，具有自檢和自診斷功能；
9、測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高。
10、測量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內(nèi)無可動部件，因此傳感器壽命極長。
11、由于感應(yīng)電壓信號是在整個(gè)充滿磁場的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑。
12、轉(zhuǎn)換器采用國際的單片機(jī)（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便。點(diǎn)擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時(shí)流量、流速、流量百分比等。
13、雙向測量系統(tǒng)，可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料，確保產(chǎn)品的性能在長時(shí)候內(nèi)保持穩(wěn)定。
五、電磁流量計(jì)測量范圍：
電磁流量計(jì)測量范圍度大，通常為20：1~50：1，可選流量范圍寬；電磁流量計(jì)的口徑范圍比其它品種流量儀表寬，從幾毫米到3米；可測量正反雙向流量，也可測脈動流量，只要脈動頻率低于激磁頻率很多；儀表輸出本質(zhì)上是線性的；易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體等優(yōu)點(diǎn)。由于電磁流量計(jì)測量含有懸浮固體或污臟體的機(jī)會遠(yuǎn)比其他流量儀表多，出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。 若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近，儀表還能正常輸出信號，只是改變流通面積，形成測量誤差的隱性故障；若是高電導(dǎo)率附著層，電極間電動勢將被短路；若是絕緣性附著層，電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會使儀表無法工作。
六、電磁流量計(jì)安裝說明：
電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于污水，氟化工，生產(chǎn)用水，自來水行業(yè)以及醫(yī)藥，鋼鐵等等諸多方面。由于原理決定了它只能測導(dǎo)電液體。雖說它在可靠性和穩(wěn)定性方面都比其它種類的流量計(jì)要好許多，但客戶在實(shí)際使用過程中，還是會發(fā)生一些問題，下面我就電磁流量計(jì)在選型和安裝上詳細(xì)說一下：
一，和其它流量計(jì)一樣，雖然電磁流量計(jì)它的測量范圍比是30：1，比渦街流量計(jì)和差壓式流量計(jì)都要高，但也是有限制的，許多客戶定表時(shí)，常常把它和水表相比較，以為可以測量很低的流速，一般情況下，它只能測0.1m/s.低于此流速電磁流量計(jì)就很難正確測量。所以定貨初期對流量范圍比要搞清楚。定貨時(shí)不能按原先管道口徑來定貨，按你實(shí)際流量來定儀表口徑。
二，和其它流量計(jì)一樣，電磁流量計(jì)對安裝前后直管道也有要求，只不過比其它類流量計(jì)要求更低，但最關(guān)健一點(diǎn)要滿足：就是滿管，再滿管。不滿管的情況下容易引起流量計(jì)亂跳：
三，和其它流量計(jì)一樣，電磁流量計(jì)也有防護(hù)等級，一般一體式的防護(hù)等級為IP65，分體式的為IP68(針對傳感器而言)，如果客戶對儀表安裝環(huán)境有要求，安裝地點(diǎn)在地下陰井或其它一些潮濕的地方，建議客戶選用分體式的。以免選錯(cuò)對儀表造成損害。
四，電磁流量計(jì)可以測腐蝕性液體，但定貨初期客戶要正確提供其它測量介質(zhì)屬性，以免選型時(shí)對電極選型上的錯(cuò)誤，導(dǎo)致傳感器在后期使用過程中報(bào)廢，給客戶帶來不便和經(jīng)濟(jì)上的損失。
五，電磁流量計(jì)雖說可靠性比較好，一般情況下不會損壞，但由于其原理決定，傳感器電極表面一直和液體接觸，時(shí)間久了，電極表面比較容易受污染。所以電磁流量計(jì)一般情況下，客戶有條件拆的情況下，建議一年到一年半之間拆出來清洗一次電極以保證流量計(jì)整機(jī)的測量精度。任何儀器儀表都是需要“保養(yǎng)”的，電磁流量計(jì)也不例外。
六，在主管線是垂直管線時(shí)，一般情況下，要求水流是自下而上，盡量不要自上而下。后者容易引起流量波動比較大。安裝除了滿管以外，這點(diǎn)也是很重要的，其次就是前后直管道的距離了。
選擇便于維修，活動方便的地方。流量計(jì)應(yīng)安裝在水泵后端，決不能在抽吸側(cè)安裝；閥門應(yīng)安裝在流量下游側(cè)。
七、電磁流量計(jì)技術(shù)參數(shù)：
