管道式電磁流量計在煉鋼廠工程中對于流量測量的選型與應用

本文以煉鋼廠工程中對于流量測量儀表的應用，介紹了煉鋼、精煉、連鑄過程中的主要工藝和管道式電磁流量計的原理和分類，深入分析了管道式電磁流量計選用需要考慮的問題，并對影響測量精度的因素進行了探討，指出了管道式電磁流量計的發(fā)展趨勢。

在西鋼煉鋼工程中主要用在110t康斯迪電爐、2臺90t精煉爐和配套VD工位；三機三流連鑄機等三位一體冷卻水檢測系統，此系統的生產工藝過程是*先將鐵水兌入電爐、精煉爐冶煉脫氣，其次通過連鑄機澆鑄成具有一定形狀和要求的尺寸規(guī)格的鑄坯。

三位一體核心設備主要包括電爐主體設備、供電設備、煙罩設備、真空脫氣設備、澆鋼設備、切割區(qū)域設備、連鑄機本體設備、引錠桿收集及輸送設備等。水冷系統主要包括旋轉接頭，水泵、水管、足量水源。整個系統對配水量有嚴格要求，例如結晶器水流量檢測，噴淋水流量檢測，110噸康斯迪電爐變壓器、爐殼、電*保護用水及煙罩用水都用管道式電磁流量計。

1 管道式電磁流量計的原理和分類

管道式電磁流量計的設計是根據法拉*電磁感應定律，導管中導電的流體被看作導體，管道的內徑可看作道導體的長，原理圖如圖1所示，兩電*裝到與管道的中心軸和磁場方向組成的平面相垂直，拾取液體產生的感應電動勢。感應電動勢為：

由上式看出瞬時流量只和感應電動勢成線性關系，與其他物理量無關，這是管道式電磁流量計的優(yōu)點之一。

管道式電磁流量計按照激磁電流的方式不同分為：直流激磁、交流激磁、低頻矩形波激磁和雙頻激磁。直流激磁適用于測量金屬液體的流量，如高溫下的鈉、汞等。交流激磁可以避免在電磁表面*化，但容易形成零點漂移。低頻矩形波激磁功耗小，受電*污染后影響小，沒有零漂，很快被人們所接受，成為主要的激磁方式。雙頻激磁是在低頻矩形波激磁基礎上疊加高頻波，改善了低頻矩形波激磁的流動噪聲和漿液噪聲。

管道式電磁流量計由于其無法比擬的一些優(yōu)點使其市場占有率一直持高。其結構簡單，流體流過流量計不會產生壓力損耗；可以測量骯臟介質、渾濁介質以及腐蝕介質液固兩相流量；測量過程不易受液體的密度、溫度、粘度影響；測速范圍比較寬。雖然管道式電磁流量計在不斷完善，但仍存在一些不足：不能測蒸汽、氣體和氣液兩相介質；容易受到外界磁場干擾影響；對于導電率較低的介質不能測量，如有機溶劑或者奶制品等。

2 選用管道式電磁流量計要考慮的主要因素

2.1 液體導電率

管道式電磁流量計使用的前提必須導電，不能低于閾值，常規(guī)流量計閾值一般在10-4～10-6s/m，應該根據型號定。有機溶劑和石油制品的導電率較低，因此不能用管道式電磁流量計來測量。根據經驗，被測液體的導電率應該比儀表廠商所規(guī)定的閾值的數量級要至少要大一個數量級。否則容易引起晃動。

2.2 精度等級

管道式電磁流量計精度高的誤差大約為±0.5%～±1%，精度低的流量計大約為±1.5%～±2.5%，價格也相差2倍左右。因此應該合理地選擇流量計，在精度要求不高的地方，選用價格較低的來減少花銷。有的流量計精度更高，但是安裝條件要求很高，如溫度20℃～22℃，甚至要做直流校準，減小影響。

2.3 流速和口徑的選擇

流量計的口徑可以不與管徑一致，應根據流量定。管道的液體經濟流速一般為1.5～3m/s，在這種流速下，流量計的口徑和管徑一致即可。上線流速理論上是不限的，但是如果襯里不能承受流體沖涮建議不超過5m/s。容易沉積結垢的液體，應選用流速不小于2m/s。

3 影響電磁流量測量精度的因素

如果管道式電磁流量計安裝和使用不當，就會導致誤差變大，甚至損壞。

3.1 接地環(huán)和電*材質的選擇問題

由于被測液體和電*或接地環(huán)不匹配引發(fā)故障，這種不匹配除了腐蝕問題，還有電*的表面效應，主要包括：化學反應、*化現象、觸媒作用。接地環(huán)也同樣有這些問題，不過影響程度小些。

3.2 管內液體不滿管

由于流量計安裝的位置不良或者背壓不足，導致液體不能充滿管道，致使測量值比真實值要小。如果不滿管比較嚴重，使電*漏出液面，就沒有辦法測量液體了。如果流動是塞狀流或氣泡流，不僅會使測量值不準確，還會由于氣泡瞬間碰到電*表面而造成輸出晃動。

3.3 液體中含固相

液體中如果含有顆粒，可能會造成的故障有：電*和襯里表面上覆蓋沉積層、襯里磨損、管道截面積變小。有些比較容易結晶的液體，當流體流經流量計時引起內壁上掛有一層固體，由于使用其他類型流量計也存在同樣的問題，所以可以選用被測量管路非常短，且容易拆卸的流量計，在結晶后能方便拆卸來進行維護。

3.4 安裝

安裝過程中，應該將流量計正負方向和流體流向一致。避免安裝在強磁場的地方。流量計不應安放到不容易積氣的管道*高點，或者自上而下垂直的管路，這樣容易產生排空。流量計后面不應該直接將液體排入大氣，而應該有背壓以防止管道不滿管。

4 管道式電磁流量計的發(fā)展趨勢

近些年，管道式電磁流量計發(fā)展迅速。為了適應各種工況需要，管道式電磁流量計在導管形狀方面、勵磁方式方面、電*材料和結構都在不斷地進行改善。目前，國內外主要有下述幾個發(fā)展方向：

一般管道式電磁流量計在低速（0.2m/s以下）進行測量時，穩(wěn)定性和精度都很不理想，為了改善其不足，可以用等效截面法設計管道結構。避免漏磁干擾，可以采用矩形管道，因為這種結構將切割磁力線的流體的長度L和流體的平均流速v的值提高了，使得感應電動勢的值提高了。對于互相關算法對干擾進行去除對低流速情況也非常有效。

管道式電磁流量計在測量液體流量的時候，一般要求流體流經管道的時候是滿管。否則影響其測量的準確性。目前非滿管的管道式電磁流量計有很多測量方法?？梢圆捎么派炜s液位法、電容液位測量法、微壓計、多電*法等等。

管道式電磁流量計目前普遍使用交流供電，功耗較大。主要從微處理器、電路設計、勵磁方式來考慮降低功耗。微處理器技術不斷地進步，使其功能不斷擴展，增加了自動報警、自檢定、故障診斷等新的功能，而且聯網易于現場監(jiān)控。

管道式電磁流量計由于測量原理限制其只能測量液體導電率不低于5μs/cm的情形。為了解決對低導電率的液體進行測量，主要考慮電*的大小、形狀以及安裝的方式，信號傳輸和擬制共模干擾等方面?，F在管道式電磁流量計測量液體的導電率比傳統低了2～3級，已經實現對乙二醇和甘油這樣低導電率液體進行測量。

5 結語

系列管道式電磁流量計流量計因為結構簡單，測量范圍廣，被廣泛用于工業(yè)領域。目前國內管道式電磁流量計的測量精度仍然普遍偏低，提高其測量精度具有重要的意義。另外，技術人員應該熟悉工藝流程，只有根據現場情況合理使用流量計，才能發(fā)揮其效用。