摘要： 防(fáng)爆電磁(cí)流量計(ji) 廣泛應(yīng)用于艦(jiàn)船、化工(gōng)、石油、水(shuǐ)泥、醫藥(yao)等領域(yù)，其具有(you)結構簡(jiǎn)單、測量(liàng)範圍大(da)、精度優(yōu)點，然而(ér)其使用(yong)場所環(huán)👨‍❤️‍👨境惡♉劣(lie)，爲了保(bao)證其性(xìng)能以及(ji)降低能(néng)耗,介紹(shao)🐇了電磁(cí)流量計(jì)設計基(jī)本原理(lǐ)、防爆電(diàn)路設艦(jiàn)船外💜殼(ke)鹽及防(fang)護方法(fa)，并磁線(xian)圈仿真(zhen)，該仿真(zhen)💜可以作(zuo)爲勵磁(ci)系的模(mo)型！電磁(cí)流量計(ji)設計效(xiao)率。
0引言(yán)
　　流量計(jì)是測量(liang)流體在(zai)一段時(shí)間過的(de)體積或(huo)者質量(liàng)的儀器(qi)，對于生(sheng)産過程(cheng)非常關(guān)鍵。随着(zhe)技術快(kuai)速發展(zhan)，流量計(jì)類越來(lái)越多，比(bǐ)如電磁(cí)流量計(ji)、 超聲波(bō)量計 、熱(rè)式流量(liàng)計以及(jí)震動流(liu)量計等(děng)，電磁流(liú)量計以(yi)其簡單(dan)的結構(gou)、可靠性(xìng)高、精度(dù)高等優(yōu)點，在生(sheng)産和生(shēng)活用🙇🏻比(bǐ)例🏃占60%以(yǐ)上。然而(er)，由于在(zài)艦船中(zhōng)其經常(cháng)處于潮(chao)濕、腐蝕(shí)的使用(yòng)環境，爲(wèi)此電💯磁(cí)流量計(ji)的防爆(bao)性能設(she)計降低(di)流量計(ji)✍️電池耗(hao)能成爲(wèi)熱點📧。
1電(diàn)磁流量(liang)計設計(ji)基本原(yuan)理
　　電磁(cí)流量計(ji)是通過(guò)利用法(fǎ)拉第電(diàn)磁感應(yīng)定律設(shè)計，圖✊1爲(wei)電磁流(liú)量計結(jie)構示意(yì)圖，管内(nei)爲導電(dian)性，勵磁(cí)線圈爲(wèi)閉合🐅回(huí)路，依據(ju)麥克斯(sī)韋電磁(cí)場理論(lun)，産生工(gong)作🔞磁場(chang)。
對于直(zhí)導體，在(zai)磁場中(zhong)産生的(de)感應電(diàn)動勢E

式(shi)中，B--磁感(gǎn)應強度(dù);D一導體(tǐ)長度;.V一(yī)運動速(sù)度。
　　圖2爲(wèi)流體流(liu)動方向(xiàng)、磁場方(fang)向和感(gǎn)應電動(dòng)勢方向(xiang)，符合右(you)手🤟規律(lǜ)，感電動(dòng)勢大小(xiao)見式（1)，對(duì)于管道(dào)内流體(tǐ)流📧量Q大(dà)小見式(shì)(2)

将式(2)中(zhōng)V求出，帶(dai)入式(1)可(ke)得

由式(shi)(3)可知，管(guan)道尺寸(cun)确定，感(gǎn)應電動(dong)勢E與流(liu)量Q成正(zhèng)🔅比。


2防爆電(dian)路設計(ji)
　　依據釋(shì)放源存(cún)在部位(wei)、釋放數(shu)量、擴散(san)情況和(hé)通風情(qíng)❌況等條(tiáo)件，爆炸(zha)場所可(ke)分爲0區(qū)、1區和2區(qu)，對于礦(kuàng)用産品(pǐn)，可以🥰用(yòng)于0區、1區(qū)☂️和2區，對(duì)于礦用(yòng)産品，可(kě)以用于(yu)0區的産(chǎn)品防爆(bào)類型隻(zhī)👈有本質(zhì)安全性(xìng)，對于用(yòng)于0區的(de)防爆電(dian)磁流量(liang)計 ，防爆(bào)性能至(zhì)關重要(yào)。
　　本質安(ān)全型電(diàn)氣設備(bèi)是指在(zài)正常運(yùn)行和規(guī)定的故(gu)障❓條件(jiàn)下，所産(chan)生的火(huo)花或者(zhě)熱效應(yīng)均不能(neng)點❗燃爆(bao)🚶炸性氣(qì)體合物(wu)的電氣(qì)設備[2]，本(běn)安電路(lu)設計時(shi)要從兩(liǎng)💁方面考(kǎo)慮，一是(shì)對本案(àn)和非本(ben)案部件(jian)進行隔(gé)離；二是(shì)能量限(xiàn)制。
　　GB3836.4—2010求的(de)隔離包(bao)括爬電(diàn)距離、電(diàn)氣間隙(xì)和接地(dì)等要求(qiú)，比在GB3836.4—2010表(biǎo)5中✔️，依據(jù)電壓值(zhí)來設計(ji)電氣間(jian)隙、爬電(diàn)距離以(yǐ)及合适(shi)的CTI值絕(jue)緣材料(liào)。能量限(xian)制主要(yào)涉及到(dào)元件額(e)定值選(xuǎn)擇，依據(ju)GB3836.4—2010，電分爲(wèi)電阻性(xìng)電路、電(dian)感性電(dian)路和電(diàn)容性電(dian)路，圖3所(suǒ)示。電磁(ci)🐇流量計(ji)感器電(dian)氣部分(fèn)由連個(gè)線圈組(zǔ)成，包括(kuò)電阻和(he)電感，依(yī)據GB3836.4—2010圖A1中(zhong)，根據電(dian)磁流量(liàng)計防爆(bao)類型和(hé)電源電(diàn)壓，确定(dìng)最小點(dian)燃電流(liú)，比如設(she)計工作(zuo)電壓爲(wèi)18V的IIC類本(ben)安電路(lù)，點燃電(dian)💋流爲0.66A，此(ci)外，要是(shi)電❄️路慮(lü)安全系(xì)數，若🐉是(shi)安全系(xi)數爲1.5,則(zé)最大⭐電(diàn)流應小(xiao)于0.44A。根據(ju)GB3836.4—2010圖A6,依據(jù)電壓和(he)電流，選(xuǎn)擇合适(shì)電感值(zhi)，對于18V、0.44A的(de)電感電(dian)路，電感(gan)設計應(yīng)在0.8mH以🌈下(xià)。

　　爲了(le)無論電(diàn)路在正(zhèng)常工作(zuò)狀态還(hái)是故障(zhàng)狀态，使(shi)安端有(yǒu)定壓🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和(hé)定流輸(shu)出特性(xìng)，如圖4所(suo)示。選擇(ze)合适二(er)極管安(an)🏒全栅或(huo)者齊納(nà)安全栅(shān)，若勵磁(cí)信号是(shi)周期性(xìng)雙向電(diàn)流，可以(yi)選擇TVS管(guan)。

3勵(lì)磁線圈(quan)仿真
　　利(li)用COMSOL仿真(zhēn)軟件，對(dui)彎圓形(xing)、彎菱形(xing)和馬鞍(ān)形線圈(quan)進行仿(pang)⭐真，采用(yòng)相同線(xiàn)圈材料(liào)材質和(he)相同用(yong)料量，并(bing)在相同(tong)勵磁電(diàn)🈲流、勵🙇🏻磁(cí)頻率條(tiao)件下，比(bǐ)較勵磁(ci)線圈産(chǎn)生的工(gōng)作磁場(chang)強度分(fen)布情況(kuàng)。
首先建(jiàn)立仿真(zhen)幾何模(mo)型，如圖(tú)5所示，爲(wei)彎圓形(xíng)勵磁線(xiàn)圈模型(xíng)，進行電(dian)特性、磁(cí)特性和(hé)邊界條(tiao)件設置(zhi)，進行網(wǎng)格分🌈析(xī)劃分等(deng)步驟，最(zuì)後仿真(zhēn)可的磁(cí)場分布(bu)情況，圖(tu)🌏6爲磁力(lì)線分布(bu)，圖7爲磁(ci)感應強(qiang)♍度分布(bu)。對于彎(wān)菱形和(he)馬鞍型(xíng)線圈采(cǎi)用相同(tóng)步驟進(jìn)行仿真(zhēn)模拟，如(ru)圖8所示(shi)♻️，爲馬鞍(an)型勵👈磁(ci)線圈。


　　通過(guò)模拟結(jié)果可以(yi)直觀得(de)出相應(ying)空間點(diǎn)和面的(de)磁場👉大(dà)小、磁場(chǎng)對稱情(qing)況，爲了(le)更好比(bǐ)較不同(tóng)幾何形(xing)态🈲的磁(cí)場沿管(guǎn)中軸線(xiàn)🌈方向。管(guǎn)軸線方(fāng)向和整(zheng)個區域(yù)内的均(jun1)勻☔度情(qíng)況，設定(dìng)ε1、ε2、ε33個⭐均勻(yun)度參數(shu)，表達式(shì)如下

　　仿(pang)真結果(guǒ)表明，三(sān)種形狀(zhuàng)勵磁線(xian)圈磁感(gǎn)應強度(du)大小關(guan)系爲：馬(ma)鞍形最(zui)小、彎圓(yuan)形最大(da)。均勻度(du)分析表(biao)明，ε1：馬鞍(ān)形最小(xiǎo)，彎菱形(xíng)最大；ε2：馬(ma)鞍形最(zuì)小，彎菱(líng)形最大(da)；ε3：馬鞍形(xíng)最小，彎(wan)菱形最(zuì)大。因此(ci)，磁感㊙️應(ying)強度越(yuè)大，電極(ji)收到☎️的(de)信号越(yuè)大，所以(yǐ)彎圓形(xíng)效果最(zuì)好；由于(yú)🈲磁場均(jun)勻度越(yuè)小，表明(míng)越均勻(yun)，渦電流(liú)損耗和(hé)磁場邊(bian)緣效應(yīng)越小，爲(wèi)此，馬鞍(an)型勵磁(cí)線圈效(xiào)果最好(hao)。
4艦船外(wài)殼鹽霧(wù)試驗及(ji)防護
　　艦(jian)船用電(diàn)磁流量(liàng)計 外殼(ke)材質一(yi)般爲鑄(zhu)鐵、鑄鋼(gang)和不鏽(xiu)鋼，海洋(yáng)中鹽霧(wu)濃度高(gāo)、海水飛(fei)沬多造(zao)成設備(bei)腐蝕嚴(yan)重，鹽霧(wu)直接影(ying)響👄到設(shè)備的💋使(shi)用周期(qī)和可靠(kào)性，因此(cǐ)，流量計(ji)外殼應(yīng)進行鹽(yán)霧實驗(yàn)，實驗方(fāng)法主要(yao)有戶外(wai)暴露實(shi)驗和實(shi)驗室鹽(yan)霧箱⛷️模(mo)拟兩種(zhǒng)👉，使用使(shi)用标準(zhun)有GB/T2423.17—2008《電工(gōng)電子産(chǎn)品基本(ben)環境試(shi)驗規程(chéng)試驗Ka：鹽(yan)霧試驗(yàn)方法》和(hé)GB/T2423.18*2000《電工電(dian)子産品(pǐn)環境試(shì)驗第2部(bu)分：試驗(yan)試驗Kb：鹽(yan)🈲霧，交變(biàn)（氯化鈉(na)溶液）》。
5結(jié)語
　　電磁(ci)流量計(ji)由于其(qi)使用環(huan)境特殊(shu)，因此其(qi)防爆性(xìng)能和勵(lì)磁系統(tong)研究至(zhi)關重要(yào)，對于電(diàn)磁流量(liang)計基本(ben)原理和(he)防爆電(dian)路設計(jì)進行詳(xiáng)細闡述(shu)，并對不(bu)同形狀(zhuang)線圈感(gǎn)應磁場(chǎng)模拟。

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