摘(zhai)要： 防(fang)爆電(dian)磁流(liu)量計(ji) 廣泛(fan)應用(yong)于艦(jian)船、化(hua)工、石(shi)油、水(shui)泥、醫(yi)藥等(deng)領域(yu)，其具(ju)有結(jie)構簡(jian)🏃‍♀️單、測(ce)量範(fan)圍大(da)、精度(du)優點(dian)，然而(er)其使(shi)用場(chang)所環(huan)境惡(e)劣，爲(wei)了保(bao)證其(qi)性能(neng)以及(ji)降低(di)能耗(hao),介紹(shao)了電(dian)磁流(liu)量計(ji)設計(ji)基本(ben)原理(li)、防爆(bao)電路(lu)設艦(jian)船外(wai)💘殼鹽(yan)及防(fang)護方(fang)法，并(bing)磁線(xian)圈仿(pang)真，該(gai)仿真(zhen)可以(yi)作爲(wei)勵磁(ci)系的(de)模型(xing)！電磁(ci)流量(liang)🏃🏻‍♂️計設(she)計效(xiao)率。
0引(yin)言
　　流(liu)量計(ji)是測(ce)量流(liu)體在(zai)一段(duan)時間(jian)過的(de)體積(ji)或者(zhe)質量(liang)的儀(yi)器，對(dui)于生(sheng)産過(guo)程非(fei)常關(guan)鍵。随(sui)着技(ji)術快(kuai)速發(fa)展💚，流(liu)量計(ji)類越(yue)來越(yue)多，比(bi)如電(dian)磁流(liu)量計(ji)、 超聲(sheng)波量(liang)計 、熱(re)式流(liu)量計(ji)以及(ji)震動(dong)流量(liang)計等(deng)，電磁(ci)流量(liang)計以(yi)其簡(jian)單的(de)結構(gou)、可靠(kao)性高(gao)、精度(du)高等(deng)優點(dian)，在生(sheng)産和(he)生活(huo)用🌐比(bi)例占(zhan)60%以上(shang)。然🆚而(er)，由于(yu)在艦(jian)船中(zhong)其經(jing)常處(chu)于潮(chao)濕、腐(fu)蝕的(de)使用(yong)環境(jing)，爲此(ci)電☔磁(ci)流量(liang)計的(de)防爆(bao)性能(neng)設計(ji)降低(di)流量(liang)計電(dian)池耗(hao)能成(cheng)爲熱(re)點。
1電(dian)磁流(liu)量計(ji)設計(ji)基本(ben)原理(li)
　　電磁(ci)流量(liang)計是(shi)通過(guo)利用(yong)法拉(la)第電(dian)磁感(gan)應定(ding)律設(she)🔴計，圖(tu)1爲電(dian)🌐磁流(liu)量計(ji)結構(gou)示意(yi)圖，管(guan)内爲(wei)導電(dian)性，勵(li)磁線(xian)🔅圈爲(wei)💜閉合(he)回路(lu)，依據(ju)麥克(ke)斯韋(wei)電磁(ci)場理(li)論，産(chan)生工(gong)作磁(ci)場。
對(dui)于直(zhi)導體(ti)，在磁(ci)場中(zhong)産生(sheng)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)E

式中(zhong)，B--磁感(gan)應強(qiang)度;D一(yi)導體(ti)長度(du);.V一運(yun)動速(su)度。
　　圖(tu)2爲流(liu)體流(liu)動方(fang)向、磁(ci)場方(fang)向和(he)感應(ying)電動(dong)勢方(fang)向，符(fu)合右(you)手規(gui)律，感(gan)電動(dong)勢大(da)小見(jian)式（1)，對(dui)于管(guan)道内(nei)流體(ti)流量(liang)Q大小(xiao)見式(shi)(2)

将式(shi)(2)中V求(qiu)出，帶(dai)入式(shi)(1)可得(de)

由式(shi)(3)可知(zhi)，管道(dao)尺寸(cun)确定(ding)，感應(ying)電動(dong)勢E與(yu)流量(liang)Q成正(zheng)比。


2防(fang)爆電(dian)路設(she)計
　　依(yi)據釋(shi)放源(yuan)存在(zai)部位(wei)、釋放(fang)數量(liang)、擴散(san)情況(kuang)和通(tong)風情(qing)況等(deng)條♊件(jian)，爆炸(zha)場所(suo)可分(fen)爲0區(qu)、1區和(he)2區，對(dui)于礦(kuang)用🙇‍♀️産(chan)品✔️，可(ke)以用(yong)于0區(qu)、1區和(he)2區，對(dui)于礦(kuang)用産(chan)品，可(ke)以用(yong)于0區(qu)的産(chan)品防(fang)爆類(lei)型隻(zhi)有本(ben)質⭕安(an)全性(xing)，對于(yu)用于(yu)0區的(de)防爆(bao)電磁(ci)流量(liang)計 ，防(fang)爆性(xing)能至(zhi)關重(zhong)要。
　　本(ben)質安(an)全型(xing)電氣(qi)設備(bei)是指(zhi)在正(zheng)常運(yun)行和(he)規定(ding)的故(gu)障✊條(tiao)件✉️下(xia)，所産(chan)生的(de)火花(hua)或者(zhe)熱效(xiao)應均(jun)不能(neng)點燃(ran)爆炸(zha)性💛氣(qi)體合(he)物的(de)電氣(qi)設備(bei)[2]，本安(an)電路(lu)設計(ji)時要(yao)從兩(liang)方面(mian)考慮(lü)，一是(shi)對本(ben)案和(he)非本(ben)案部(bu)件進(jin)行隔(ge)離；二(er)是能(neng)量限(xian)制。
　　GB3836.4—2010求(qiu)的隔(ge)離包(bao)括爬(pa)電距(ju)離、電(dian)氣間(jian)隙和(he)接地(di)等要(yao)求，比(bi)🙇🏻在GB3836.4—2010表(biao)5中💔，依(yi)♊據電(dian)壓值(zhi)來設(she)計電(dian)氣間(jian)隙、爬(pa)電距(ju)離以(yi)及合(he)适的(de)CTI值絕(jue)緣材(cai)料。能(neng)量限(xian)制主(zhu)要涉(she)及到(dao)元😄件(jian)額定(ding)值選(xuan)擇，依(yi)據GB3836.4—2010，電(dian)分爲(wei)電✊阻(zu)性電(dian)路、電(dian)感性(xing)電路(lu)和電(dian)容性(xing)電路(lu)，圖🐇3所(suo)示。電(dian)磁流(liu)量計(ji)感器(qi)電氣(qi)部🧑🏽‍🤝‍🧑🏻分(fen)由連(lian)個線(xian)圈組(zu)成，包(bao)括電(dian)阻和(he)電感(gan)，依據(ju)GB3836.4—2010圖A1中(zhong)，根據(ju)電磁(ci)流量(liang)⚽計防(fang)爆類(lei)型和(he)電源(yuan)電壓(ya)，确定(ding)最小(xiao)點燃(ran)電流(liu)，比如(ru)設計(ji)工作(zuo)電壓(ya)爲18V的(de)IIC類本(ben)安電(dian)路，點(dian)燃電(dian)流爲(wei)0.66A，此外(wai)，要是(shi)電路(lu)慮安(an)全系(xi)數，若(ruo)是安(an)全系(xi)數爲(wei)1.5,則最(zui)大電(dian)流應(ying)小于(yu)0.44A。根據(ju)GB3836.4—2010圖A6,依(yi)據電(dian)壓和(he)電♊流(liu)，選擇(ze)合适(shi)電感(gan)值，對(dui)于18V、0.44A的(de)電📞感(gan)電路(lu)，電感(gan)設計(ji)應在(zai)0.8mH以🤟下(xia)。

　　爲(wei)了無(wu)論電(dian)路在(zai)正常(chang)工作(zuo)狀态(tai)還是(shi)故障(zhang)狀态(tai)，使安(an)端🌍有(you)定壓(ya)和定(ding)流輸(shu)出特(te)性，如(ru)圖4所(suo)示。選(xuan)擇合(he)适🆚二(er)極管(guan)安全(quan)栅✉️或(huo)者齊(qi)納安(an)全栅(shan)，若勵(li)磁信(xin)号是(shi)周期(qi)性雙(shuang)🐆向電(dian)流，可(ke)以選(xuan)⛹🏻‍♀️擇TVS管(guan)。

3勵(li)磁線(xian)圈仿(pang)真
　　利(li)用COMSOL仿(pang)真軟(ruan)件，對(dui)彎圓(yuan)形、彎(wan)菱形(xing)和馬(ma)鞍形(xing)線圈(quan)進行(hang)仿真(zhen)♌，采用(yong)相同(tong)線圈(quan)材料(liao)材質(zhi)和相(xiang)同用(yong)料量(liang)，并在(zai)相同(tong)勵磁(ci)電流(liu)、勵磁(ci)頻率(lü)條件(jian)下，比(bi)較勵(li)磁線(xian)圈産(chan)生的(de)工作(zuo)磁場(chang)強度(du)分布(bu)情況(kuang)。
首先(xian)建立(li)仿真(zhen)幾何(he)模型(xing)，如圖(tu)5所示(shi)，爲彎(wan)圓形(xing)勵磁(ci)線圈(quan)模型(xing)，進行(hang)電特(te)性、磁(ci)特性(xing)和邊(bian)界條(tiao)件設(she)置，進(jin)行網(wang)格分(fen)析劃(hua)⚽分等(deng)步驟(zhou)，最後(hou)仿真(zhen)可的(de)磁場(chang)分布(bu)情況(kuang)，圖✊6爲(wei)磁力(li)線分(fen)布，圖(tu)7爲磁(ci)感應(ying)強度(du)分布(bu)。對于(yu)💰彎菱(ling)形和(he)馬鞍(an)型線(xian)圈采(cai)用相(xiang)同步(bu)驟進(jin)行仿(pang)真模(mo)拟，如(ru)圖8所(suo)示，爲(wei)馬鞍(an)型勵(li)磁線(xian)圈。


　　通過(guo)模拟(ni)結果(guo)可以(yi)直觀(guan)得出(chu)相應(ying)空間(jian)點和(he)面的(de)🚶磁🏃🏻‍♂️場(chang)大小(xiao)、磁場(chang)對稱(cheng)情況(kuang)，爲了(le)更好(hao)比較(jiao)不同(tong)幾何(he)形态(tai)的磁(ci)場沿(yan)🌈管中(zhong)軸線(xian)方向(xiang)。管軸(zhou)線方(fang)向和(he)整個(ge)區域(yu)内的(de)均勻(yun)度情(qing)況，設(she)定ε1、ε2、ε33個(ge)均勻(yun)度參(can)數，表(biao)達式(shi)📱如下(xia)

　　仿真(zhen)結果(guo)表明(ming)，三種(zhong)形狀(zhuang)勵磁(ci)線圈(quan)磁感(gan)應強(qiang)度大(da)小關(guan)系爲(wei)：馬鞍(an)形最(zui)小、彎(wan)圓形(xing)最大(da)。均勻(yun)度分(fen)析表(biao)✉️明，ε1：馬(ma)鞍形(xing)最小(xiao)，彎菱(ling)形最(zui)大；ε2：馬(ma)鞍形(xing)最小(xiao)，彎菱(ling)形最(zui)大；ε3：馬(ma)鞍🐇形(xing)最小(xiao)，彎菱(ling)形最(zui)大。因(yin)此，磁(ci)感應(ying)強度(du)越大(da)，電極(ji)收到(dao)的信(xin)号越(yue)🏒大，所(suo)以彎(wan)圓形(xing)效果(guo)最好(hao)；由于(yu)磁場(chang)均勻(yun)度越(yue)小，表(biao)明越(yue)均勻(yun)，渦電(dian)流損(sun)耗和(he)磁場(chang)邊緣(yuan)效應(ying)越❓小(xiao)，爲此(ci)，馬鞍(an)型勵(li)磁線(xian)圈效(xiao)果最(zui)好。
4艦(jian)船外(wai)殼鹽(yan)霧試(shi)驗及(ji)防護(hu)
　　艦船(chuan)用電(dian)磁流(liu)量計(ji) 外殼(ke)材質(zhi)一般(ban)爲鑄(zhu)鐵、鑄(zhu)鋼和(he)不鏽(xiu)鋼，海(hai)洋中(zhong)鹽霧(wu)濃度(du)高、海(hai)水飛(fei)沬多(duo)造成(cheng)設備(bei)腐蝕(shi)嚴重(zhong)，鹽霧(wu)直接(jie)👌影響(xiang)到設(she)💃🏻備的(de)使用(yong)⭐周期(qi)和可(ke)靠性(xing)，因此(ci)，流量(liang)計外(wai)殼應(ying)進行(hang)鹽霧(wu)實驗(yan)，實驗(yan)方法(fa)主要(yao)有❌戶(hu)外暴(bao)露實(shi)驗和(he)實驗(yan)室鹽(yan)霧箱(xiang)模拟(ni)兩種(zhong)，使用(yong)使用(yong)标準(zhun)有GB/T2423.17—2008《電(dian)☂️工電(dian)子産(chan)品基(ji)本環(huan)境試(shi)驗規(gui)程試(shi)驗Ka：鹽(yan)霧試(shi)驗方(fang)法》和(he)GB/T2423.18*2000《電工(gong)電子(zi)産品(pin)環境(jing)試驗(yan)第2部(bu)分：試(shi)驗試(shi)驗Kb：鹽(yan)霧，交(jiao)變（氯(lü)化鈉(na)溶液(ye)）》。
5結語(yu)
　　電磁(ci)流量(liang)計由(you)于其(qi)使用(yong)環境(jing)特殊(shu)，因此(ci)其防(fang)爆性(xing)能✏️和(he)✔️勵磁(ci)系統(tong)研究(jiu)至關(guan)重要(yao)，對于(yu)電磁(ci)流量(liang)計基(ji)⭕本原(yuan)理和(he)防爆(bao)電路(lu)設計(ji)進行(hang)詳細(xi)闡述(shu)，并對(dui)不同(tong)形狀(zhuang)線圈(quan)感應(ying)磁場(chang)模拟(ni)。

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