電磁流量計(jì)的原理與構(gòu)造詳解

電磁流量計(jì)依托法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量，其工作機(jī)制類似于變壓器。當(dāng)電源為勵(lì)磁線圈提供電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)作用于導(dǎo)電介質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。電壓信號(hào)與被測(cè)流體的流速呈正比，通過(guò)電極獲取并由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mADC信號(hào)，實(shí)現(xiàn)流量顯示與控制。其構(gòu)造主要包括傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分，如上圖所示。

電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)類型

電磁流量計(jì)可分為一體式和分體式兩種結(jié)構(gòu)，這兩種類型的電磁流量計(jì)在故障現(xiàn)象與檢查方法上具有相似性。接下來(lái)，我們將結(jié)合圖示進(jìn)行詳細(xì)介紹。在圖中，A和B代表流量信號(hào)，C為公共端，而SA和SB則是屏蔽端。此外，EX1和EX2表示激磁電源，G則為接地端。

電磁流量計(jì)的信號(hào)范圍通常為2.5-8mV，當(dāng)流量較小時(shí)，信號(hào)可能僅為幾個(gè)微伏。在檢查故障時(shí)，應(yīng)首先確認(rèn)流量積算儀的工作狀態(tài)，然后依次檢查轉(zhuǎn)換器、傳感器以及測(cè)量管道，檢查順序如圖中虛線箭頭所示。對(duì)于大口徑的流量傳感器，由于更換工程繁重且影響范圍廣，因此必須進(jìn)行細(xì)致的檢查，以確保準(zhǔn)確判斷是否需要卸下傳感器進(jìn)行維修或更換。

當(dāng)電磁流量計(jì)顯示最小或無(wú)顯示時(shí)，可能是由于傳感器無(wú)法輸出流量信號(hào)所致。可能的原因包括電源故障、連接電纜問(wèn)題、傳感器或轉(zhuǎn)換器元器件損壞，以及工藝原因如液體流動(dòng)狀態(tài)改變或工藝管道內(nèi)壁附著層出現(xiàn)問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，可以采取相應(yīng)的檢查和處理措施。
①首先，應(yīng)觀察電磁流量計(jì)是否有故障報(bào)警顯示，并參照?qǐng)?bào)警代碼進(jìn)行相應(yīng)的檢查和處理。若無(wú)報(bào)警顯示，則需檢查儀表的供電情況，包括確認(rèn)開關(guān)是否合上、熔絲是否完好，以及使用萬(wàn)用表測(cè)量各級(jí)電壓以判斷故障所在。

②在供電正常的情況下，進(jìn)一步檢查連接電纜，包括激磁電纜和信號(hào)電纜，確保接線未松動(dòng)、接線端子無(wú)氧化或腐蝕現(xiàn)象，必要時(shí)需緊固螺釘以確保連接良好。

③接著，檢查激磁線圈的電阻值是否正常，包括線圈是否開路、匝間是否短路，以及端子或線圈的絕緣電阻是否下降。使用萬(wàn)用表測(cè)量激磁線圈EX1、EX2端子間的電阻值，并注意斷開與之相連的電纜線。同時(shí)，與原來(lái)的記錄值進(jìn)行比較，以判斷是否存在匝間短路的情況。此外，還需注意傳感器安裝現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素，如激磁線圈回路絕緣電阻下降的問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)檢查電纜密封圈、端子盒密封墊片是否受損，并采取相應(yīng)措施如烘干處理來(lái)解決問(wèn)題。

④對(duì)于新安裝或更換的傳感器，必須核對(duì)傳感器箭頭與流體方向的一致性，并配合工藝流程確定傳感器是否已充滿液體。傳感器的安裝位置對(duì)其能否充滿液體至關(guān)重要，因此必須嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行安裝。

⑤若傳感器襯里層有污物附著導(dǎo)致電磁流量計(jì)絕緣電阻下降，可拆下傳感器進(jìn)行觀察。若無(wú)法拆下傳感器，則可通過(guò)測(cè)量電極的接觸電阻和電極的極化電壓來(lái)間接檢查和判斷附著層狀況。在測(cè)量電極接觸電阻時(shí)，需注意必須有原始測(cè)量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行比較分析。
電磁流量計(jì)兩電極的接觸電阻值之差若有所增加，這可能意味著其中一只電極的絕緣性能出現(xiàn)了顯著下降。當(dāng)某電極的對(duì)地電阻值上升時(shí)，這往往是因?yàn)樵撾姌O表面被絕緣層所覆蓋。反之，若某電極的對(duì)地電阻值下降，則可能是由于電極表面或襯里表面附著了導(dǎo)電層積物所致。

在測(cè)量電磁流量計(jì)電極的接觸電阻時(shí)，應(yīng)確保傳感器的接線已被斷開，且液體處于滿管狀態(tài)。使用指針萬(wàn)用表時(shí)，應(yīng)選用同一型號(hào)和量程，例如×1k擋。測(cè)量過(guò)程中，紅表筆應(yīng)接地，黑表筆則接電極。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)在表筆接觸端子后立即進(jìn)行，避免因極化而引入誤差。

此外，還可以通過(guò)測(cè)量電極的極化電壓來(lái)進(jìn)一步判斷電極的狀態(tài)。數(shù)字萬(wàn)用表的2VDC擋可用于此目的。若兩次測(cè)量值基本一致，則說(shuō)明電極未受污染或未被層積物覆蓋；否則，則可能存在污染或覆蓋問(wèn)題。請(qǐng)注意，極化電壓通常位于數(shù)毫伏至幾百毫伏的范圍內(nèi)。
⑥若轉(zhuǎn)換器無(wú)法顯示流量測(cè)量信號(hào)，應(yīng)首先檢查傳感器與轉(zhuǎn)換器的接線是否完好。若確認(rèn)傳感器狀態(tài)良好，而懷疑轉(zhuǎn)換器存在問(wèn)題，可嘗試使用備件或同型號(hào)正常電磁流量計(jì)的電路板進(jìn)行替換，以進(jìn)一步判斷問(wèn)題所在。

(2)電磁流量計(jì)顯示最大值

電磁流量計(jì)顯示最大值，即流量指示超出量程上限，可能的原因有：信號(hào)回路斷路、連接電纜故障、接線錯(cuò)誤等；傳感器與轉(zhuǎn)換器配套不正確；電磁流量計(jì)的設(shè)定錯(cuò)誤。此外，工藝方面的問(wèn)題，如管道內(nèi)無(wú)流體流動(dòng)，也可能導(dǎo)致此現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題，可采取以下檢查和處理方法：

①首先，對(duì)轉(zhuǎn)換器前后進(jìn)行分割檢查，以縮小故障查找范圍。嘗試將轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端子A、B、C短接，若流量顯示為零，則說(shuō)明轉(zhuǎn)換器及流量積算儀工作正常，故障可能存在于轉(zhuǎn)換器之前的部分。

②接下來(lái)，對(duì)傳感器的輸出信號(hào)線A、B、C進(jìn)行短接，并再次觀察流量顯示。若流量依然為零，則說(shuō)明信號(hào)電纜狀況良好。但若流量顯示仍為最大值，則保持A、B、C短接狀態(tài)，使用萬(wàn)用表在轉(zhuǎn)換器的A、B、C端子處測(cè)量信號(hào)電纜及連接端子的電阻值，以判斷信號(hào)電纜是否正常。若信號(hào)電纜正常，則進(jìn)行下一步檢查。
③使用萬(wàn)用表測(cè)量電磁流量計(jì)兩電極的電阻值，若電阻值顯著增大或趨于無(wú)窮大，則可能表示傳感器的電極未被液體充分浸泡，即電極與液體接觸不良。這可能是由于測(cè)量管道未充滿液體所致，正常情況下，儀表應(yīng)具備空管報(bào)警功能。

④若第③項(xiàng)檢查顯示正常，可利用過(guò)程校驗(yàn)儀YR100進(jìn)一步檢查電磁流量計(jì)的零點(diǎn)和滿度是否準(zhǔn)確。同時(shí)，需核對(duì)設(shè)定參數(shù)，如管徑、量程、測(cè)量單位及儀表常數(shù)等，以確保其正確性。對(duì)于分體式電磁流量計(jì)，還需檢查傳感器與轉(zhuǎn)換器是否配套正確。

⑤若顯示儀表或轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障，也可能導(dǎo)致流量顯示偏差。此時(shí)，可使用過(guò)程校驗(yàn)儀YR-100進(jìn)行詳細(xì)檢查。若懷疑轉(zhuǎn)換器有問(wèn)題，可以嘗試用備用電路板替換當(dāng)前電路板，從而判斷轉(zhuǎn)換器是否工作正常。

(3)電磁流量計(jì)顯示偏高或偏低

流量指示值與實(shí)際流量不符，可能的原因包括儀表零點(diǎn)未校準(zhǔn)、設(shè)定不正確，傳感器安裝位置不當(dāng)，傳感器前后的直管段長(zhǎng)度不足，無(wú)法滿管或液體中混入氣泡。此外，傳感器電極電阻變化、信號(hào)電纜絕緣降低以及轉(zhuǎn)換器設(shè)定錯(cuò)誤也可能導(dǎo)致此問(wèn)題。

工藝方面的問(wèn)題也不容忽視，如傳感器上下游流體流動(dòng)狀況不佳也可能影響流量顯示。針對(duì)這些可能的原因，可采取相應(yīng)的檢查和處理措施來(lái)確保電磁流量計(jì)的準(zhǔn)確顯示。
①電磁流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性，不僅依賴于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，更需根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和時(shí)間來(lái)進(jìn)行科學(xué)評(píng)判。因此，在處理問(wèn)題時(shí)，應(yīng)參考?xì)v史測(cè)量數(shù)據(jù)，與其它流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合工藝流程的物料平衡來(lái)綜合分析，以確保工藝與儀器的測(cè)量結(jié)果達(dá)成一致，從而更有效地進(jìn)行故障排查和處理。

②對(duì)于新安裝的電磁流量計(jì)出現(xiàn)的測(cè)量不準(zhǔn)確問(wèn)題，首要任務(wù)是檢查傳感器與轉(zhuǎn)換器是否配套，并仔細(xì)核對(duì)口徑、量程和測(cè)量單位的設(shè)定是否準(zhǔn)確無(wú)誤。利用過(guò)程校驗(yàn)儀YR100對(duì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行零點(diǎn)和滿量程的檢查，同時(shí)確認(rèn)管路是否充滿液體且無(wú)氣泡存在。此外，傳感器安裝位置的不當(dāng)、直管段長(zhǎng)度不足以及傳感器前的調(diào)節(jié)閥門等因素，都會(huì)影響傳感器上游流體的流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量誤差。

③在檢查過(guò)程中，需關(guān)注電纜與端子的接觸狀況，以及電纜和屏蔽層的接地是否符合要求。使用兆歐表對(duì)電纜和電極的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試時(shí)，必須確保傳感器處于離線狀態(tài)。拆下傳感器并放空液體后，用干布擦干襯里表面并使其充分干燥。然后，用500V的兆歐表分別測(cè)試兩只電極對(duì)金屬法蘭盤的電阻，要求電極的絕緣電阻大于100MΩ。若絕緣電阻小于該值，則需對(duì)電極進(jìn)行烘干處理，以提高其絕緣電阻。

④傳感器作為與工藝流體直接接觸的儀表，其性能會(huì)受到工藝介質(zhì)的影響。在條件允許的情況下，應(yīng)對(duì)傳感器管內(nèi)進(jìn)行仔細(xì)檢查和清洗。特別要注意管內(nèi)壁是否有層積物以及電極表面是否有層積物或結(jié)垢，這些都會(huì)導(dǎo)致電極絕緣電阻下降并影響測(cè)量準(zhǔn)確性。

(4)電磁流量計(jì)顯示波動(dòng)問(wèn)題

電磁流量計(jì)的信號(hào)通常位于2.5-8mV范圍內(nèi)，當(dāng)流量較小時(shí)信號(hào)可能僅為幾個(gè)微伏。由于信號(hào)較小容易受到外界干擾的影響因此干擾源主要包括管道上的雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng)等。此外電磁流量計(jì)自身的問(wèn)題也可能導(dǎo)致顯示波動(dòng)如電纜與端子氧化、銹蝕引起接觸不良電路板接觸不良以及電子元件虛焊等。在傳感器安裝過(guò)程中如未認(rèn)真操作導(dǎo)致入口墊片內(nèi)圈過(guò)小遮擋流體通道從而產(chǎn)生渦流也會(huì)對(duì)測(cè)量造成影響。同時(shí)激磁線圈的絕緣電阻下降、測(cè)量電極受到污染或結(jié)垢以及絕緣電阻下降等因素也不容忽視。
工藝原因?qū)е碌碾姶帕髁坑?jì)顯示波動(dòng)，可能源自工藝流體的脈動(dòng)特性，例如往復(fù)泵出口的流量變化。若傳感器安裝位置設(shè)計(jì)或安裝不當(dāng)，或測(cè)量管內(nèi)液體未充滿，以及被測(cè)液體中氣泡過(guò)多，都會(huì)導(dǎo)致顯示結(jié)果波動(dòng)。針對(duì)這些問(wèn)題，可以采取相應(yīng)的檢查和處理措施。
①為了有效克服電磁干擾，必須確保良好的接地，使傳感器的接地電阻維持在100Ω以下。盡管有時(shí)已采取良好的接地措施，但若管道中存在雜散電流，仍可能干擾流量計(jì)的正常顯示。此時(shí)，可以在原有接地點(diǎn)的外側(cè)數(shù)米處增設(shè)新的接地點(diǎn)。此外，靜電和電磁波也可能對(duì)電磁流量計(jì)造成干擾，因此，必須使用廠家配套的電纜作為信號(hào)線，并做好接地工作。同時(shí)，應(yīng)盡量縮短傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的距離。若這些措施仍無(wú)法解決問(wèn)題，可能需要將分體式電磁流量計(jì)更換為一體式電磁流量計(jì)。

②電磁流量計(jì)顯示的不穩(wěn)定，往往與電氣線路的接觸不良有關(guān)。因此，需要檢查轉(zhuǎn)換器的接線及接線端子，通過(guò)撥動(dòng)接線、搖動(dòng)電纜或用螺絲刀輕敲轉(zhuǎn)換器外殼等方式，觀察顯示是否有變化。

③若第二步檢查未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則需進(jìn)一步檢查傳感器。這包括檢查線路的接觸狀態(tài)、信號(hào)插座是否有腐蝕現(xiàn)象（如有腐蝕，則需更換），以及激磁線圈的絕緣電阻是否明顯下降（如明顯下降，可嘗試烘干提高絕緣電阻）。同時(shí)，還需注意傳感器接線盒是否受潮，因?yàn)榻^緣電阻下降也可能引起顯示波動(dòng)。在檢查過(guò)程中，可能需要停用傳感器以對(duì)電極及測(cè)量腔室進(jìn)行檢查，以發(fā)現(xiàn)并解決結(jié)垢或電極沉積污垢等問(wèn)題。

④工藝原因也可能導(dǎo)致電磁流量計(jì)顯示波動(dòng)。例如，流體脈動(dòng)（如往復(fù)泵輸送的液體）可能使傳感器無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。此時(shí)，可以將傳感器安裝在遠(yuǎn)離脈動(dòng)源的位置，或利用管道阻力來(lái)減弱流體脈動(dòng)。若條件有限，可在傳感器前加裝濾波器或緩沖器來(lái)減弱脈動(dòng)影響。此外，傳感器的安裝位置不當(dāng)也可能導(dǎo)致測(cè)量管道中氣泡或液體不滿管等問(wèn)題，從而引起顯示波動(dòng)。這需要工藝人員配合查找并共同處理。

(5)電磁流量計(jì)的零點(diǎn)不穩(wěn)定

電磁流量計(jì)的零點(diǎn)不穩(wěn)定是指在沒(méi)有流量的情況下，顯示零點(diǎn)仍然不穩(wěn)定。這可能是由于電磁流量計(jì)的零點(diǎn)未調(diào)校或設(shè)定好所致。此外，測(cè)量回路的絕緣電阻下降、傳感器接地不良或受電磁干擾等因素也可能導(dǎo)致零點(diǎn)不穩(wěn)定。同時(shí)，工藝原因如管道未充滿液體或液體中含有氣泡，以及工藝流體有微小流動(dòng)等，也可能對(duì)零點(diǎn)的穩(wěn)定性造成影響。
電磁流量計(jì)零點(diǎn)的不穩(wěn)定性，可能是由于多種因素導(dǎo)致的。為了準(zhǔn)確排查并解決這一問(wèn)題，我們可以遵循以下步驟進(jìn)行檢查和處理：首先，確認(rèn)電磁流量計(jì)的零點(diǎn)是否已經(jīng)進(jìn)行過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)校和設(shè)定；其次，檢查測(cè)量回路的絕緣電阻是否出現(xiàn)下降，同時(shí)確保傳感器接地良好，以減少電磁干擾的影響；此外，還需關(guān)注工藝因素，如管道是否充滿液體、液體中是否存在氣泡，以及工藝流體是否有微小流動(dòng)等，這些因素都可能對(duì)零點(diǎn)的穩(wěn)定性造成影響。通過(guò)這些檢查和處理措施，我們可以有效地確保電磁流量計(jì)零點(diǎn)的穩(wěn)定性，從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
①信號(hào)測(cè)量回路的絕緣電阻下降，通常是由電極絕緣電阻降低所導(dǎo)致；但也不能忽視信號(hào)電纜和接線端子絕緣電阻下降的可能性。若表殼、導(dǎo)線連接處的密封性能不佳，現(xiàn)場(chǎng)的潮氣、酸霧、粉塵便會(huì)侵入電磁流量計(jì)的接線盒或電纜保護(hù)層，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣電阻下降。為了測(cè)試信號(hào)測(cè)量回路的絕緣電阻，我們可以使用兆歐表，分別對(duì)信號(hào)電纜和傳感器進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試。

②傳感器電極若被污染或覆蓋層積物，往往會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)不穩(wěn)定或輸出波動(dòng)的故障。為了檢查電極狀態(tài)，我們需要在滿管狀態(tài)下測(cè)量電極的接觸電阻，并在空管狀態(tài)下測(cè)量其絕緣電阻。具體操作步驟如下：

a、在滿管狀態(tài)下，拆下信號(hào)電纜線，使用萬(wàn)用表分別測(cè)量每個(gè)電極與接地點(diǎn)的電阻值。確保兩電極的接觸電阻之差控制在10%-20%的范圍內(nèi)，超出此范圍可能導(dǎo)致電磁流量計(jì)零點(diǎn)的不穩(wěn)定。

b、空管狀態(tài)下，需先排空測(cè)量管道，并拆下傳感器及相關(guān)接線。用干布清潔傳感器的內(nèi)表面，待其干燥后，再用500V兆歐表測(cè)量每個(gè)電極與接地點(diǎn)的電阻值。絕緣電阻必須大于100MΩ，否則也可能導(dǎo)致電磁流量計(jì)零點(diǎn)的不穩(wěn)定。
③傳感器的接地電阻應(yīng)維持在小于100Ω的水平。在絕緣管道或防腐襯里管道的測(cè)量中，需確認(rèn)傳感器兩端已正確安裝接地短管或接地環(huán)。此外，整套電磁流量計(jì)應(yīng)避免與電機(jī)、電器等共用接地點(diǎn)。若原先工作正常的電磁流量計(jì)突然出現(xiàn)零位不穩(wěn)定或顯示波動(dòng)，需檢查傳感器附近是否新增了大功率電機(jī)、變頻器、電焊機(jī)等電器設(shè)備，這些設(shè)備在使用時(shí)可能干擾接地電位，進(jìn)而影響電磁流量計(jì)的穩(wěn)定顯示。
在絕緣管道或防腐襯里管道的測(cè)量中，需特別關(guān)注傳感器的接地情況。為確保測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)確認(rèn)傳感器兩端已妥善安裝接地短管或接地環(huán)，使其接地電阻維持在小于100Ω的范圍內(nèi)。此外，整個(gè)電磁流量計(jì)系統(tǒng)應(yīng)與電機(jī)、電器等設(shè)備保持獨(dú)立接地點(diǎn)，以避免潛在的干擾。若電磁流量計(jì)突然出現(xiàn)零位不穩(wěn)定或顯示波動(dòng)，應(yīng)立即檢查傳感器附近是否有新增的大功率電機(jī)、變頻器、電焊機(jī)等電器設(shè)備，這些設(shè)備在使用時(shí)可能影響接地電位，從而干擾電磁流量計(jì)的穩(wěn)定顯示。