江蘇金鼎自動(dòng)化儀表有限公司 ：姚佳明
隨著啤酒釀造過程中自動(dòng)化程度的不斷提高，電磁流量計(jì)的應(yīng)用也越來越廣泛。從粉碎用水計(jì)量、洗糟用水計(jì)量、過濾麥汁計(jì)量、冷麥汁計(jì)量、清酒計(jì)量、到交包裝酒計(jì)量等工序中都使用了電磁流量計(jì)，為了保證其在應(yīng)用過程中的測(cè)量精度，應(yīng)了解、注意以下問題。
1 電磁流量計(jì)的構(gòu)成及工作原理
1.1 組成
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，是一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。
1.2 工作原理
它是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在與測(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)電極檢出，數(shù)值大小與流量成比例。傳感器將感應(yīng)電勢(shì)作為流量信號(hào)，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大、變換濾波及一系列的數(shù)字處理后，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)換器輸出4~20mA信號(hào)和脈沖信號(hào)。
2 電磁流量計(jì)的安裝
2.1 電磁流量計(jì)傳感器安裝地點(diǎn)和位置
可按照需要選擇水平、傾斜或垂直安裝，但是兩電極的軸線應(yīng)處于水平位置。不管采用何種形式安裝，都要求測(cè)量管內(nèi)保證存滿被測(cè)介質(zhì)，不能有非滿管或氣泡聚集在測(cè)量管中的現(xiàn)象。也不可把流量計(jì)安裝在泵的吸入端，防止在管道中形成負(fù)壓而損壞傳感器內(nèi)的村里。
2.2 上游和下游管道
流量計(jì)或多或少會(huì)受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響，所以需保證有良好的流動(dòng)狀況。管道布置會(huì)引人流動(dòng)擾動(dòng)，zui普遍的是流速分布剖面畸變和漩渦。流速剖面畸變通常是由于管路配件局部阻礙（如閥門）或彎頭所造成，漩渦普遍是由兩個(gè)或兩個(gè)以上空間彎頭所引起。若消除以上影響，需保證在傳感器的上游側(cè)直管段長度不小于5DN，下游側(cè)直管段長度不小于2DN。DN為傳感器的直徑，若現(xiàn)場(chǎng)達(dá)不到這一要求，則要在上游側(cè)安裝流動(dòng)調(diào)整器。
除考慮緊接流量計(jì)前的配件外，還應(yīng)考慮更往上游若于管道配件的組合，因?yàn)樗鼈兛赡苁钱a(chǎn)生zui接近配件擾動(dòng)的擾動(dòng)源。盡可能拉開各擾動(dòng)產(chǎn)生件之間的距離以減少影響。
2.3 管徑
測(cè)量大管徑、低流速或小管徑、高流速，可選用與管徑尺寸不同的流量計(jì)口徑，并用異徑管連接，使流量計(jì)運(yùn)行流速在規(guī)定的范圍內(nèi)。
2.4 管道震動(dòng)
若管道系統(tǒng)有較強(qiáng)的震動(dòng)，應(yīng)考慮流量計(jì)前后管道上加支撐。如果管道上已經(jīng)安裝有脈動(dòng)緩沖器（消除泵的影響），但在安裝流量計(jì)時(shí)，還是考慮盡可能遠(yuǎn)離震動(dòng)或脈動(dòng)源為好。
2.5 閥門位置
為了檢查零點(diǎn)，應(yīng)使傳感器充滿介質(zhì)并流速為零，這可以通過關(guān)閉在傳感器上游的截止閥和下游的控制閥來實(shí)現(xiàn)?？刂崎y應(yīng)安裝在流量計(jì)的下游，避免上游閥所產(chǎn)生的流速分布畸變。
2.6 維護(hù)空間
一般來說，維修人員應(yīng)能進(jìn)人到流量計(jì)周圍，易于維修和能有調(diào)換整機(jī)的位置。而且要求與傳感器連接的管道法蘭處有足夠的空間，因?yàn)閭鞲衅鞯姆ㄌm與外殼距離有限，連接螺栓需從管道側(cè)穿人。
2.7 電氣連接和電磁干擾
流量計(jì)的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)（如：電動(dòng)機(jī)、變壓器或其它電源）。信號(hào)電纜應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電力電纜和電源，以便將電磁干擾和射頻干擾降至zui低水平。傳感器和變送器連接導(dǎo)線不應(yīng)超過50米。
2.8 接地
流量計(jì)的工作接地應(yīng)單獨(dú)接地，不能用公共接地線接地；接地裝置與傳感器的距離盡可能短；而且接地電阻應(yīng)嚴(yán)格滿足儀表使用說明書的要求。如果傳感器安裝在金屬管道上，且金屬管道內(nèi)壁沒有絕緣層時(shí)，則可將接地導(dǎo)線接到兩個(gè)管道法蘭上，通過金屬管道與流體保持可靠接地。若干擾太強(qiáng)，如此接地不足以抗衡干擾時(shí)，則接地導(dǎo)線應(yīng)從兩個(gè)管道法蘭分別沿金屬管道向外延伸至能消除干擾處相連接。此外，傳感器、變送器及二次儀表間的回路接地及屏蔽接地也不容忽視。
3 電磁流量計(jì)口徑、流量以及傳感器襯里的選擇
3.1 口徑的選擇
流量計(jì)一般介質(zhì)流速以2~6米/秒為宜，zui低不應(yīng)小于0.3米/秒，zui高不得大于12米/秒。如果流速太低，電磁信號(hào)降低，造成計(jì)量精度下降。若流體中含有固體顆粒，應(yīng)使流速小于3米/秒。對(duì)于粘滯液體，相應(yīng)流速取較高值，這有助于自動(dòng)消除電極上的污物，也有利于提高測(cè)量精度。
流量、流速與口徑三者關(guān)系的計(jì)算公式為：
Q＝900JID2V
其中Q：流量（米3/小時(shí)），V：流速（米/秒），D：口徑（米）。
根據(jù)公式，可計(jì)算出口徑的大小。
3.2 流量的選擇
流量計(jì)口徑大小確定后，應(yīng)根據(jù)預(yù)設(shè)的工藝zui大流量，增加15%~30%為滿量程值。在實(shí)際應(yīng)用中，流量均不得超過滿量程值，如超過滿量程值，該部分流量誤差較大，而滿量程與zui小流量正常精度范圍不得超過20倍。
3.3 傳感器村里的選擇（見表1）
| 襯里材料 | 主要性能 | 適用范圍 |
| 聚乙烯
（PE） |
對(duì)化學(xué)品的侵蝕和沾污耐御性能良好，耐無機(jī)鹽類的水溶液、無機(jī)酸類、堿類的稀或濃溶液，在室溫下幾乎沒有可以使它溶解的溶劑。
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A：-40℃~85℃
B：測(cè)水、污水、泥漿、礦漿、無機(jī)酸、無機(jī)鹽、堿溶液
C：可用于衛(wèi)生級(jí)介質(zhì)
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| 聚丙乙烯
（PS） |
耐有機(jī)酸、堿、鹽、低級(jí)醇及它們的水溶液，不耐烴類、酮類、脂肪類、油、芳香族類、忌氧化劑、超聲波輻射（高頻）。
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A：-20℃~60℃
B：測(cè)一般的水、污水、泥漿、煤漿、無機(jī)酸堿、鹽等水溶液
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| 聚全氟代
乙丙烯
（FEP、F46） |
化學(xué)性能zui穩(wěn)定的一種材料，可適用于任何有機(jī)溶劑或試劑介質(zhì)，在高溫下也不受影響。
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A：-60℃~200℃
B：適用于任何強(qiáng)腐蝕介質(zhì)
C：可用于衛(wèi)生級(jí)介質(zhì)
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| 可溶性
聚四氟乙烯
（PFA） |
有的耐化學(xué)性、耐高溫、耐低溫，耐強(qiáng)酸王水、強(qiáng)堿及原子工業(yè)中用的強(qiáng)腐蝕劑五氟化鈾等。
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A：-80℃~250℃
B：適用于任何強(qiáng)腐蝕介質(zhì)
C：可用于衛(wèi)生級(jí)介質(zhì)
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| 氯丁橡膠 |
有*的彈性、韌性、耐磨性、耐一般低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)的腐蝕，不耐氧化性介質(zhì)腐蝕。
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A：< 65℃
B：測(cè)一般水、污水、泥漿、礦漿
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| 聚氯乙烯
（PVC） |
適用于各種堿、鹽、硫酸、硝 酸、磷酸等及它們的水溶液，不耐濃硫酸、發(fā)煙硫酸、醋酐類、醚類、鹵代烴芳胺。
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A：-25℃~70℃
B：測(cè)一般水、污水、泥漿、煤漿、礦漿
C：一般酸、堿、鹽溶液
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4 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
4.1 優(yōu)點(diǎn)
（1）測(cè)量管內(nèi)無阻流件，壓力損失為零，不易堵塞。
（2）只要選擇合理的電極及村里材料，即可達(dá)到耐腐蝕，耐磨損的要求。
（3）測(cè)量結(jié)果與液體的壓力、溫度、密度、粘度、電導(dǎo)率（不小于zui低電導(dǎo)率5μS/cm）等物理參數(shù)基本無關(guān)，不受環(huán)境影響，所以測(cè)量精度高、工作穩(wěn)定、可靠。
（4）采用模擬信號(hào)技術(shù)和高性能超大規(guī)模集成芯片，對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離、濾波、放大及數(shù)字處理。顯示測(cè)量結(jié)果。
（5）可用于大口徑管道測(cè)量。
（6）對(duì)影響測(cè)量結(jié)果的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控和修正，對(duì)全量程采用分段流量系數(shù)的設(shè)置和修正，因而擴(kuò)大了測(cè)量范圍，提高了智能化程度和測(cè)量精度，大大提高了穩(wěn)定性能。
（7）具有空管保護(hù)，測(cè)量值斷電保護(hù)及過量程報(bào)警功能，傳感器安裝不受液體流動(dòng)方向限制，可實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)流。
（8）采用帶背光點(diǎn)陣式雙排流量顯示器，同時(shí)顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量，并能顯示工作狀態(tài)、參數(shù)、計(jì)量單位等。
（9）量程范圍寬，正常適用范圍20：1，一般30：1或更大。
4.2 缺點(diǎn)
（1）電導(dǎo)率必須高于廠家要求的zui小電導(dǎo)率，才能正常工作。
（2）流量計(jì)必須在介質(zhì)充滿管道的條件下測(cè)量。
（3）液體夾帶氣泡時(shí)會(huì)引起測(cè)量誤差。
（4）在某些介質(zhì)中電極會(huì)產(chǎn)生污垢，引起所產(chǎn)生的電壓信號(hào)出現(xiàn)誤差。
（5）要求安裝在管線上。
（6）價(jià)格較高。
（7）當(dāng)流量計(jì)安裝在電氣危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，必須選擇防爆型的。
5 電磁流量計(jì)的維護(hù)
（1）應(yīng)定期檢查轉(zhuǎn)換器是否進(jìn)水、受潮及腐蝕。對(duì)儀表進(jìn)線端應(yīng)做好防水處理。
（2）定期清洗傳感器電極及測(cè)量管，清洗時(shí)，切勿損傷電極及襯里。
（3）定期檢查連接電纜的老化及接觸程度是否完好（包括接地線）。
（4）制定嚴(yán)格的管理制度，嚴(yán)禁操作人員隨意更改內(nèi)部參數(shù)。
6影響電磁流量計(jì)準(zhǔn)確工作的因素及采取的措施
（1）傳感器內(nèi)壁出現(xiàn)附著層，附著層主要為流量計(jì)長時(shí)間工作后形成的垢層與污泥層。附著層除了會(huì)微小改變管道內(nèi)的流通截面外，其主要影響是改變了兩電極間的電阻。若附著層的電導(dǎo)率顯著高于流體的電導(dǎo)率，則電極回路將出現(xiàn)短路，將無流量信號(hào)輸出。若附著層為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，使電極間絕緣而送不出流量信號(hào)。
采取的措施：
① 針對(duì)啤酒釀造過程中大部分流量計(jì)沒有安裝清洗管道，所以需定期拆下傳感器清洗電極。如果有條件的話，可安裝沖洗管道，定期沖洗電極。
② 在滿足工藝的條件下，盡量選擇口徑小的儀表以提高其流速，加大沖刷效果而減少沉積。
（2）流量計(jì)在正常工作期間，必須保證流體充滿管道，也不允許液體內(nèi)存有氣泡。如果液體不充滿管道，其后果是流體的截面將與管道內(nèi)截面不一致，造成計(jì)算體積流量值偏差。如果被測(cè)液體中含有均勻分布的微小氣泡，通常不影響流量計(jì)的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，若氣泡大到足以遮蓋整個(gè)電極表面時(shí)，隨著氣泡流過電極表面會(huì)使電極回路瞬間斷路，而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng)。
采取的措施：嚴(yán)格按照以上的安裝要求對(duì)流量計(jì)進(jìn)行安裝。
（3）流量計(jì)在正常工作期間，應(yīng)避免形形式式的外界寄生電勢(shì)及本身產(chǎn)生的干擾。電磁流量計(jì)是按電磁感應(yīng)原理工作的，其工作時(shí)的流量信號(hào)很小，在滿量程時(shí)只有幾個(gè)毫伏，而在下限流量時(shí)，僅有數(shù)十微伏，因此極易受周圍的諸如電動(dòng)機(jī)、變壓器及一些其它電氣設(shè)備等產(chǎn)生的電磁感應(yīng)干擾。大致有以下幾種干擾源：
① 周圍運(yùn)行中的電氣設(shè)備在金屬管道上產(chǎn)生雜散電流（如管道上的電焊操作等），這些電流通過管道以及管道內(nèi)的流體影響電磁流量計(jì)。
② 電磁流量計(jì)與電機(jī)、電器設(shè)備公共接地或接至上、下水管道上，使電力設(shè)備的漏電流通過公共地線引入電磁流量計(jì)。
③ 周圍電磁設(shè)備的電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)傳輸線及電子線路的干擾。
采取的措施：嚴(yán)格按照安裝要求對(duì)流量計(jì)進(jìn)行安裝。
7 結(jié)束語
電磁流量計(jì)在啤酒釀造的計(jì)量過程中，起到了重要的作用，而且故障率低，測(cè)量精度比較高。
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