0引言(yan)
　　電磁流量計（以(yi)下簡稱EMF）是利用(yong)法拉第電磁感(gan)應定律制成的(de)一💜種測量導🐕電(dian)液體體積流量(liang)的儀表。50年代初(chu)電磁流量計實(shi)現了工⛷️業化應(yīng)用，近年來世界(jie)範圍電磁流量(liang)計産量約占✊工(gong)業流🏃‍♀️量儀表台(tái)數的5%～6.5%。
1電磁流量(liang)計的原理
1.1電磁(cí)流量計的工作(zuo)原理
　　電磁流量(liang)計的基本原理(lǐ)是法拉第電磁(cí)感應定律[1]，即導(dao)體在磁🌍場中切(qie)割磁力線運動(dong)時，在導體兩端(duan)會感應一個與(yu)磁場方向👨‍❤️‍👨和導(dao)體運動方向相(xiàng)互垂直的感🧡應(ying)電動☔勢。感應電(diàn)動勢的大小與(yǔ)感應強度和運(yun)動速🐕度成正比(bǐ)。導電性液🔅體在(zài)垂直于磁場的(de)非磁性測量管(guǎn)内流動，與流動(dong)方向垂直的方(fang)向上産生與流(liu)量成比例的感(gan)應電🔆勢，其值如(ru)下式：
E=K×B×D×V
式中E-----感應(ying)電動勢，即流量(liang)信号，V。
K-----傳感器的(de)修正系數。
B-----磁感(gǎn)應強度，T。
D----電極間(jiān)距及測量管内(nèi)徑，m。
V----導電介質的(de)平均流速，m/s。

　　感應電動(dong)勢“E”是通過裝在(zai)内管道壁上的(de)兩個電極來🐇檢(jian)測的，并通過連(lián)接在電極上的(de)引線将感應到(dào)🌏的“E”信❤️号傳至轉(zhuan)換器的信📐号處(chu)理單元，将信号(hào)進行🥵放大，通過(guo)單片機進行處(chù)理,實現流量、流(liú)速的顯示，并轉(zhuǎn)換爲統一的、标(biao)準的電流信号(hào)、頻率信号以及(jí)所需要的各種(zhǒng)報警信号輸出(chū)，随着通訊技術(shù)的發展，電磁流(liu)量計也正在從(cóng)單機儀表逐步(bù)走向網絡化儀(yi)表的🛀🏻過渡，可方(fāng)便的實現遠程(chéng)調試，監測及工(gong)業過程自動化(hua)處理。
1.2電磁流量(liàng)計的組成
　　電磁(ci)流量計主要由(you)電磁流量傳感(gǎn)器和電磁流量(liang)轉換器組♈成，連(lián)接方式分爲一(yi)體型電磁流量(liang)計和分體型電(diàn)磁流量計。傳感(gǎn)器安裝在所測(cè)介質的管道上(shàng)，将導電介質的(de)流速✍️（流量）線性(xing)的變換成感應(yīng)電勢“E”信号。
轉換(huan)器向傳感器提(tí)供工作磁場的(de)勵磁電流，并接(jiē)受感應電勢信(xin)号，并将信号進(jin)行一系列的處(chù)理，轉換成電流(liú)、頻率👌信号輸出(chu)。
1.2.1電磁流量傳感(gǎn)器
電磁流量傳(chuan)感器的形式主(zhu)要由勵磁方式(shi)決定，一般由4部(bu)分✌️組成。
1）測量管(guan)：被測介質流過(guò)的通道。一般由(you)内襯絕緣襯裏(li)的非導磁材料(liao)、非導磁性金屬(shǔ)管子（通常使用(yòng)不鏽鋼）構成。
2）工(gong)作磁場：由勵磁(ci)線圈通電産生(shēng)。勵磁系統主要(yào)由勵磁線👄圈、極(jí)靴闆、磁轭等構(gòu)成；勵磁線圈通(tōng)電後産生恒定(dìng)的🐅磁場，其直接(jiē)安裝在導管上(shang)，并與電極軸線(xiàn)垂直♉，磁場的分(fen)布将會影響⁉️到(dào)電磁流量的線(xiàn)性和重複性。磁(ci)轭是使磁力線(xiàn)均勻的分布到(dào)電極軸🏒線的垂(chuí)直面上，以提高(gāo)傳感器的測量(liang)精度和測量🌈穩(wěn)定性。
3）信号檢測(cè)部分：包括電極(jí)、電極引出線、電(diàn)極屏蔽罩和❓接(jie)線🔞端子盒等；電(diàn)極直接與被測(ce)介質接觸，感應(yīng)電壓信号通過(guo)電極輸出到轉(zhuan)換器的信号處(chù)理單元。
4）殼體：起(qǐ)磁路與外界隔(ge)離、保護作用。
1.2.2電(diàn)磁流量轉換器(qì)
　　傳感器産生的(de)電極信号或測(cè)得的電壓,其數(shu)值(或信号)極其(qi)微弱,通常爲μV到(dao)mV,并且幹擾成分(fèn)相當複雜，信号(hao)幅度直接㊙️受到(dao)磁場變動的影(ying)響，故感應信号(hào)不能直接用于(yú)流量的㊙️顯示。而(er)轉換器的任務(wu)是将傳感器測(cè)得的信号進行(háng)濾波、整形、放大(dà)，提取真正反應(ying)流速大小的電(dian)壓信🐅号，這個信(xin)号通過A/D轉換成(chéng)計算機可以直(zhi)接處理的數字(zì)信号。
　　轉換器一(yi)般由低頻矩形(xing)波（雙頻、高頻）恒(héng)流源勵磁電路(lu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻、差動☀️前置放大(da)器、主放大器、同(tóng)步采樣和保持(chi)電路、模拟電流(liu)輸出和頻率輸(shū)出及流量積算(suàn)的變換電路🌈、CPU與(yǔ)外圍存儲器、鍵(jiàn)盤顯示驅動和(he)數字通訊電路(lu)、輔助功能如勵(li)磁報警、空管報(bào)警電路、電源電(diàn)路等。轉換器的(de)一般輸出類型(xing)有4mA～20mA輸出、頻率/脈(mo)沖輸💘出及上下(xia)限和異常報警(jǐng)輸出等。它還可(ke)以通過相📐應的(de)數字接口如：RS485、HART通(tōng)訊、PROFIBUS-PA（現場總線）傳(chuán)遞數字信号，直(zhí)接用于過程系(xì)統當中。轉換器(qi)的類型從勵磁(cí)方法上可分爲(wei)恒流源勵磁和(he)磁場變動補償(chang)方式，一般常用(yong)的是恒流源勵(lì)磁，它㊙️爲勵磁線(xian)圈提供一個恒(héng)定的電流。現在(zài)的電磁流量計(ji)通常采用直流(liú)脈沖方波勵磁(ci)，以保證電磁流(liu)量計的👌低功耗(hào)。
1.3電磁流量計的(de)特點
優點：
結構(gòu)簡單，電磁流量(liang)計的測量通道(dao)是一段無阻流(liú)檢測件的💘光滑(huá)直管，因不易阻(zǔ)塞适用于測量(liàng)含有✔️固體顆粒(lì)或纖維的㊙️液固(gù)二相流體，如紙(zhi)漿、煤水漿、礦漿(jiāng)、泥㊙️漿和污水等(děng)。
電磁流量計因(yin)其沒有節流件(jiàn)，被測介質在傳(chuán)感器測量管道(dao)内流動時，不産(chǎn)生因檢測流量(liàng)所形成的壓力(lì)損失，僅消🧑🏽‍🤝‍🧑🏻耗10W～20W的(de)電功率，節能效(xiào)果顯著，對于要(yào)求低阻❌力損失(shī)的大管徑供水(shui)管道最爲适合(hé)。
電磁流量計所(suo)測得的體積流(liú)量，實際上不受(shou)流體密🍓度、粘度(dù)、溫度、壓力和電(diàn)導率（隻要在某(mou)阈值以上👣）變化(huà)💚明顯✉️的影🏃🏻‍♂️響。
電(dian)磁流量計測量(liàng)範圍度大，無起(qǐ)始流量的限制(zhì)，可以測量接近(jìn)于零的及小流(liu)量，對于同一口(kou)徑的傳㊙️感器，滿(mǎn)量程流速在15m/s以(yi)下😍任意設定，可(kě)選流量範圍🌈寬(kuan)。
電磁流量計的(de)口徑範圍比其(qí)他品種流量儀(yí)表寬，從幾毫米(mǐ)到3m。可測正反雙(shuāng)向流量，儀表輸(shū)出本質上是線(xiàn)性的，在保證直(zhí)管段的前提下(xia)具有相同的測(ce)量精度。
耐腐蝕(shi)性能好，易于選(xuǎn)擇與流體接觸(chu)件的材料品✊種(zhǒng)，可🈲應用✉️于腐蝕(shi)性流體。
缺點：
電(dian)磁流量計不能(neng)測量電導率很(hen)低的液體，一般(bān)電導🏃‍♀️率在5μS/cm以下(xià)的介質，如石油(you)制品和有機溶(rong)劑等。不能測👣量(liàng)氣👈體、蒸汽和👉含(hán)有較多較大氣(qì)泡的液體[2]。
通用(yong)型電磁流量計(jì)由于襯裏材料(liào)和電氣絕緣材(cái)料限制，不能用(yong)于較🔞高溫度的(de)液體；有些型号(hao)儀表用于過低(di)于室溫的液體(ti)，因測量管外凝(ning)露（或霜）而破壞(huài)絕緣。
2電磁流量(liang)計的應用
　　電磁(ci)流量計應用領(ling)域廣泛，大口徑(jing)儀表較多應用(yong)于給排水工程(cheng)。中小口徑常用(yòng)于難測流體或(huo)高要求場所，如(rú)：測量造紙工業(yè)紙漿液和黑液(yè)、有色冶金業的(de)礦漿、選煤廠的(de)煤漿、化學🔞工業(ye)的強腐蝕液等(deng)。小口徑、微小口(kou)徑常😍用于醫藥(yào)工業、食品工業(ye)、生物工程等有(you)衛生要求的場(chǎng)所[3]。
3電磁流量計(ji)的整機裝配與(yu)檢測
3.1電磁流量(liàng)轉換器的檢測(ce)
　　檢查購進的電(diàn)磁流量轉換器(qì)的整體性能和(hé)技術指标是否(fǒu)符合設計标準(zhun)，所使用的儀器(qì)：台式電流表、頻(pín)🌂率計、萬用表、電(dian)🤟磁流量計模拟(nǐ)信号器。按照企(qǐ)業标準和外購(gòu)轉換器的技術(shù)協議，對轉換器(qì)進行複檢，檢驗(yàn)的内容如下。
3.1.1對(dui)于RPmag60系列及智能(neng)型電磁流量計(ji)轉換器需查
---外(wài)觀檢查
裝配合(he)理，電路闆焊接(jiē)符合标準，液晶(jīng)顯示闆無較明(míng)顯的劃痕。
---功能(neng)性檢查
首先輸(shu)入用戶密碼，檢(jian)查儀表是否能(neng)設置和調整。主(zhu)要檢查項⛱️目如(rú)下：測量管道口(kǒu)徑、儀表量程設(shè)置、測量阻尼時(shi)間、測量方向設(shè)定、流量零點修(xiū)正、小信号切除(chú)點、流量✔️積算顯(xian)示、電流輸出類(lèi)型、脈沖輸出方(fāng)式、脈沖單位當(dāng)量、頻率輸出範(fan)圍、空管報警允(yǔn)許👉、空管報警阈(yù)值、上、下限報警(jing)允許、上、下限報(bào)警數值🈲、傳感器(qì)系數值、勵磁方(fang)式選擇、流量标(biāo)定系數、儀表計(jì)算系數、電流零(ling)點修正、電流滿(mǎn)度修正、出廠标(biāo)定系數。
---技術指(zhǐ)标檢查
用頻率(lü)計和萬用表觀(guan)察輸出頻率和(he)輸出電流是否(fǒu)與模拟信号器(qi)輸入的流速信(xìn)号一緻，并與轉(zhuǎn)換器的原始記(ji)錄😍一緻。
以上各(ge)項合格之後，将(jiang)轉換器接上模(mó)拟信号源，通電(diàn)進行老🔞化🏃🏻‍♂️，時間(jian)爲168h。
3.1.2對于電磁流(liu)量計轉換器（SITRANS
FM系(xi)列轉換器）需查(cha)
---外觀檢查
記下(xià)轉換器的類型(xing)（MLFB編号），轉換器的(de)系列号。
---計量性(xìng)能檢查
轉換器(qì)接收信号端與(yu)模拟流量信号(hao)發生器相連😍，接(jie)👄收勵👉磁信号的(de)兩個接收端與(yǔ)模拟流量信号(hào)發生器對應端(duan)相連，模拟流量(liàng)信号發生器一(yī)般使用1.55m/s，内部程(chéng)⚽序寫入爲DN50；轉換(huan)器的流量顯示(shi)值是否和模拟(ni)流量信号發生(sheng)器設置的流‼️量(liang)一緻。
---轉換器的(de)标識檢查
接通(tōng)電源，查看轉換(huan)器MLFB編碼是否與(yǔ)轉換器外部提(ti)🔅供的編碼相一(yi)緻，查看無誤後(hou)，裝袋入庫。
3.2整機(ji)裝配與檢測
在(zài)電磁流量計計(ji)量标定完成後(hou)，需進行整機裝(zhuāng)配工👅作，整機裝(zhuang)配之前，轉換器(qi)和傳感器要一(yi)一對應。下面💰以(yǐ)電磁流量計整(zhěng)機裝配爲例，具(jù)體步驟如下。
3.2.1電(diàn)磁流量計一體(ti)型整機裝配和(he)檢測
---在傳感器(qi)的SMART-PLUG信号傳輸小(xiao)闆上插入寫好(hao)的PIC12C509A芯片，打開♍轉(zhuan)換♈器液晶顯示(shì)闆，拔下用于勵(li)磁傳輸的端子(zi)，将接在傳感器(qì)上的勵磁端子(zi)插入。
---接電源：此(ci)時要注意轉換(huan)器是220V電源還是(shi)24V電源，若接錯電(dian)源将💞會燒壞轉(zhuǎn)換器電源保險(xiǎn)。
---開機時查看傳(chuán)感器序列号（如(ru)99900102）能否出現，初步(bu)判斷轉換器😘和(he)🚩傳⛹🏻‍♀️感器通訊傳(chuan)輸是否正常，随(sui)後查看出現的(de)✂️轉換器出廠編(biān)号是否與轉換(huan)器銘牌上的編(biān)号一緻。
---查看轉(zhuan)換器上的菜單(dān)
爲避免寫PIC12C509A程序(xù)時出錯，要驗證(zhèng)6.7.2、6.7.3、6.7.4、5.2.6.1是否與标定值(zhí)或實際的傳感(gǎn)器要求一緻。
＊6.7.2CFH值(zhi)（1m/s液壓參比工作(zuò)條件下的水标(biao)定值）
＊6.7.3ZPH值（液壓零(ling)點的水标定值(zhi)）
＊6.7.4勵磁頻率（勵磁(ci)頻率取決于傳(chuán)感器和電源，一(yī)般DN2~DN100爲12Hz，DN125~DN600爲6Hz，DN700~DN3000爲3Hz）
＊6.5.1勵磁(ci)電壓（勵磁電壓(yā)的控制值，一般(ban)在23000~30000）
＊5.2.6.1通徑（傳感器(qi)的内部通經，及(ji)兩個電極之間(jian)的距離，從🐉SMART-PLUG中讀(du)取）
---查看各項參(cān)數值正确之後(hòu)，在傳感器上用(yòng)于傳輸信号的(de)扁平電纜的接(jie)口處用熱溶膠(jiao)密封，以免在裝(zhuang)配或使用中扁(biǎn)平電纜脫落或(huò)松動，待熱溶膠(jiāo)固化後，将轉換(huan)器和傳感器用(yòng)配套螺絲上緊(jin)，由于在緊固螺(luó)絲時，有時會壓(yā)到勵磁線，使勵(li)磁線和管道相(xiàng)連，造成勵磁電(diàn)壓爲零，故需再(zai)查一遍菜單6.5.1勵(li)磁電壓一項。
---以(yi)上工序完成之(zhī)後，将事先打好(hao)的标簽分别貼(tie)到轉換器和傳(chuan)感器上，裝接地(di)釘。
3.2.2電磁流量計(jì)分體型整機裝(zhuang)配和檢測
在進(jin)行電磁流量計(jì)分體型整機裝(zhuang)配和檢測之前(qian)，以及🈲在🔅水👅标定(ding)之前，将傳感器(qi)和轉換器分别(bie)接上接線盒和(he)📱端子闆。具體裝(zhuang)配和檢測如下(xia)：
---打開接在傳感(gǎn)器接線盒上的(de)端子闆，将事先(xian)寫好的❓PIC12C509A芯片插(chā)入SMART-PLUG小闆上，後連(lián)接好傳輸扁平(ping)電纜。
---将轉換器(qi)接好電源，注意(yì)事項同一體型(xing)。
---将用于檢測傳(chuán)輸是否正确的(de)三芯勵磁電纜(lǎn)線和五芯信号(hao)電纜線按如下(xia)表格1連接：切記(ji)轉換器和🏃‍♂️傳感(gan)器上的電纜線(xian)連接一定要一(yi)一對應。

---接好電(diàn)纜線後，打開電(diàn)源，檢查電磁流(liú)量計各項參數(shu)是否正确，方法(fa)同一體型。
---插下(xià)各端子闆上的(de)電纜線，在傳感(gǎn)器上與SMART小闆相(xiang)連的扁😘平電纜(lan)接口處密封熱(re)溶膠，待熱溶膠(jiāo)固化後，将端子(zǐ)闆固定在接線(xian)🙇🏻盒上，此時要注(zhù)意勵磁線不能(neng)被壓在端子闆(pǎn)和鋁環之‼️間，否(fǒu)則☎️勵磁線短路(lù)♋，将燒壞勵磁保(bǎo)險，接好端子闆(pǎn)後，使用萬用表(biǎo)歐姆檔測量5、6、7端(duān)子之間的絕緣(yuan)性能，5、6端子爲勵(li)磁線，阻值🚶‍♀️爲16Ω左(zuǒ)右，5、7和6、7阻值爲無(wú)窮大。
---分體型電(diàn)磁流量計防護(hu)等級分IP67和IP68，IP67型防(fáng)護等級爲防塵(chén)、防🎯浸水級，IP68爲防(fáng)塵防潛水級。若(ruò)防護等級爲IP68型(xing)，則需✔️要接防水(shui)📱電纜線。在傳感(gan)器接好防水電(dian)纜後需灌封膠(jiāo)，目的是防止水(shuǐ)進入🍓傳感器内(nei)部。
以上工序完(wan)成之後，将标簽(qiān)分别貼到轉換(huan)器和傳感✂️器上(shang)，裝🈚接☁️地釘。
4電磁(cí)流量計的常見(jian)故障檢查和分(fèn)析
　　電磁流量計(jì)運行中産生故(gù)障的第一類爲(wèi)儀表本身故🔴障(zhang)，即儀表結構件(jiàn)或元器件損壞(huài)引起的故障；第(di)二❄️類爲外界✌️原(yuan)因引起的故障(zhang)，如：安裝不妥，管(guan)道🧑🏽‍🤝‍🧑🏻内有沉💜積和(hé)污垢等。
電磁流(liu)量計常見故障(zhàng)現象有：無流量(liàng)信号、輸出晃動(dòng)、零點不穩、流量(liang)測量值與應用(yong)參比值不符（測(ce)量值與用戶的(de)工藝參數不相(xiàng)符）、輸出信号超(chao)滿度值等。
通常(cháng)檢查整個測量(liàng)系統和判斷故(gu)障的程序如圖(tú)2所示。
檢查環節(jie)包括電磁流量(liàng)計本身的傳感(gan)器和轉換🙇‍♀️器以(yi)🌈及連接兩者的(de)電纜，電磁流量(liàng)計上位的工藝(yì)管道，下位顯示(shì)儀表和連接電(dian)纜。

通(tōng)常采用的檢查(cha)方法及檢查内(nei)容如下：
---電阻法(fa)：＊保險絲的通斷(duàn)
＊傳輸信号電纜(lǎn)和勵磁電纜的(de)通斷
＊勵磁線圈(quān)的通斷
＊電極對(dui)稱性測量
＊電極(ji)對地的絕緣電(dian)阻
＊勵磁線圈對(dui)地的絕緣電阻(zǔ)
---電流法：＊測量勵(li)磁電流
＊測量輸(shū)出電流
---電壓法(fa)：判别工作電源(yuan)（包括供電和轉(zhuǎn)換器本身電源(yuan)）是否⛱️正确。
---波形(xing)法：在熟悉線路(lu)基礎上測量關(guan)鍵點波形，判别(bie)故💁障所在。
---替代(dai)法：利用轉換器(qì)和傳感器間以(yǐ)及轉換器内各(ge)線路闆部件間(jiān)的互換性，以替(ti)代法判别故障(zhang)所在位置。
---信号(hao)跟蹤法：用流量(liang)模拟信号發生(sheng)器替代傳感器(qì)，在介質未流動(dong)的情況下提供(gòng)流量信号，以測(ce)試電磁流量轉(zhuan)換器。
5結束語
　　國(guo)内的電磁流量(liang)計工業應用從(cóng)20世紀60年代開始(shǐ)，随🌐着工業🙇‍♀️技術(shu)🤞的迅猛發展，電(diàn)磁流量計已應(yīng)用于化工、醫🈚藥(yao)、食品、電力、污💋水(shui)處🐪理等多行業(ye)。因此，電磁流量(liang)計有很大的市(shì)場發展前景，對(dui)于其💜所具有的(de)獨特性，制造商(shāng)必須對每一道(dao)工序嚴格把關(guān)，并不斷🧡提高自(zi)身産品的優點(dian)。

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