你知道為什么家里的水龍頭一打開你家的水表就會轉嗎？這里面其實是有一個電磁流量計的器件在起作用，當然具體的產品會有一些不同，生產的標準和外觀、計費會有差別，但是結構和原理是一樣的。電磁流量計（Electromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）簡單說是由流量傳感器變送器組成的。它們廣泛地適用于石油化工、鋼鐵冶金、給水排水、水利灌溉、水處理、環保污水總量控制、造紙、醫藥、食品等工、農業部門的生產過程流量測量和控制；并適用于導電液體的總量計量與貿易交接。

電磁流量計結構簡單，造價也便宜，應用非常廣泛，工作原理很簡單，其實就是應用電磁感應原理， 根據導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導電流體流量的一種儀器。

電磁流量計結構

　　電磁流量計的結構主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成。

　　磁路系統：其作用是產生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用永久磁鐵來實現，其優點是結構比較簡單，受交流磁場的干擾較小，但它易使通過測量導管內的電解質液體極化，使正電極被負離子包圍，負電極被正離子包圍，即電極的極化現象，并導致兩電極之間內阻增大，因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時，永久磁鐵相應也很大，笨重且不經濟，所以電磁流量計一般采用交變磁場，且是50HZ工頻電源激勵產生的。

　　測量導管：其作用是讓被測導電性液體通過。為了使磁力線通過測量導管時磁通量被分流或短路，測量導管必須采用不導磁、低導電率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成，可選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。

　　電極：其作用是引出和被測量成正比的感應電勢信號。電極一般用非導磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度。

　　外殼：應用鐵磁材料制成，是分配制度勵磁線圈的外罩，并隔離外磁場的干擾。

　　襯里：在測量導管的內側及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體，其作用是增加測量導管的耐腐蝕性，防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

　　轉換器：由液體流動產生的感應電勢信號十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉換成統一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務是把電極檢測到的感應電勢信號Ex經放大轉換成統一的標準直流信號。

電磁流量計工作原理

　　電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優點是壓損極小，可測流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業管徑范圍寬，最大可達3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

　　當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會產生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應力線時，也會在管道兩邊的電極上產生感應電勢。感應電勢的方向由右手定則判定，感應電勢的大小由下式確定：

　　Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）式中Ex—感應電勢，V；

　　B—磁感應強度，T

　　D—管道內徑，m

　　v—液體的平均流速，m/s

　　然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD2）/4的乘積，將式（1）代入該式得：

　　Qv=（πD/4B）* Ex －－－－－－－－-式（2）

　　由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應強度B不變時，被測體積流量與感應電勢呈線性關系。若在管道兩側各插入一根電極，就可引入感應電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。

　　據法拉第電磁感應原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當導電液體沿測量管軸線運動時，導電液體切割磁力線產生感應電勢，此感應電勢由兩個檢測電極檢出，數值大小與流速成正比例，其值為：

　　E=B·V·D·K

　　式中： E－感應電勢；

　　K－與磁場分布及軸向長度有關的系數；

　　B－磁感應強度；

　　V－導電液體平均流速；

　　D－電極間距；（測量管內直徑）

　　傳感器將感應電勢E作為流量信號，傳送到轉換器，經放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協議。

　　注：不同電磁流量計參數略有差異，使用時請務必查看說明書。

　　根據法拉第電磁感應定律，在磁感應強度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速v流動時，導電流體就切割磁力線。如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內流速分布為軸對稱分布，兩電極之間產生感生電動勢：

　　e=KBDv （3-36）

　　式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數。由此可得管道的體積流量為：

　　qv= πeD/4KB （3-37）

　　由上式可見，體積流量qv與感應電動勢e和測量管內徑D成線性關系，與磁場的磁感應強度B成反比，與其它物理參數無關。這就是電磁流量計的測量原理。

　　需要說明的是，要使式（3—37）嚴格成立，必須使電磁流量計測量條件滿足下列假定：

　　①磁場是均勻分布的恒定磁場;

　　②被測流體的流速軸對稱分布;

　　③被測液體是非磁性的;

　　④被測液體的電導率均勻且各向同性。

電磁流量計安裝要求

　　一、 在選擇電磁流量計時，管道壁厚、外徑，測量介質，測量介質的溫度，精度要求，測量介質為氣體時，還需要知道氣體的壓力等，除此之外，還應根據用戶實際情況和測量需要合理選型。

　　1、管徑大小

　　如測量的管徑底于DN15mm以下，最好選擇進口超聲波流量計，目前國產超聲波流量計對于小管徑測量，達不到技術要求。

　　2、介質溫度

　　當測量的介質為常溫時，可選擇國產超聲波流量計，溫度在120度到200度時，也應選擇進口超聲波流量計，高于200度以上時，應該選擇德國FLEXIM超聲波流量計，這款超聲波流量計測量的溫度可達到550度。

　　3、精度要求

　　如用戶對精度要求高時，側應進口超聲波流量計。

　　4、氣體超聲波流量計

　　如用戶測量的介質為氣體或含有少量的水時，側需選擇氣體兩用的超聲波流量計。

　　5、固定式或手持式超聲波流量計

　　如果有足夠的安裝空間，和外接電源，固定式超聲波流量計比較經濟實惠，而手持式超聲波流量計便于巡檢、攜帶。

　　二、電磁流量計的安裝

　　1、測量管道比較老舊的工礦，盡量不要使用2聲層（V法）安裝傳感器，應選用1聲層（Z法），這樣的安裝方法，對超聲波流量計的流量傳感器發出的超聲波，很容易被對測的流量傳感器接收，而超聲波流量計主機的信號強度得到保證，并能保證高精度的測量值。

　　2、在測量新管道時，當遇到有油漆或渡鋅管道的時候，可以用粗紗先處理管道表面，然后再用細紗繼續處理，這樣保證超聲波流量計的流量傳感器安裝點光滑、平整，超聲波流量計的流量探頭可以良好的與所測量管道外壁接觸。

　　3、當管道是豎直向上的走向時，如果管道內的流體是自下向上流的，可以測量，如果液體是自上而下的流，這個管道是不適合做流量數據采集的。

　　4、另外在對某管道進行流量數據采集前，一定要自己去測量管道的外周長（用卷尺）、壁厚（用測厚儀）、管道外壁的溫度（表面溫度測量儀）等。

　　5、除去安裝段內保溫層和保護層，并把換能器按裝處的壁面打磨干凈。避免局部凹陷，凸出物修平，漆銹層磨凈。

　　6、對于垂直設置的管道，若為單聲道傳播時間法儀表，傳感器的安裝位置應盡可能在上游彎管的彎軸平面內，以獲得彎管流場畸變后較接近的平均值。

　　7、超聲波流量計的傳感器安裝處和管壁反射處必須避開接口和焊縫。

　　8、超聲波流量計的傳感嘎啦安裝處的管道襯里和垢層不能太厚。襯里、銹層與管壁間不能有間隙。對于銹蝕嚴重的管道 ，可用手錘震擊管壁，以震掉壁上的銹層，保證聲波正常傳播。但必須注意防止擊出凹坑。

　　9、傳感器工作面與管壁之間保持有足夠的耦合劑，不能有空氣和固體顆粒，以保證耦合良好。

電磁流量計的維護和保養

　　1、日常維護

　　僅需對儀表作周期性直觀檢查，檢查儀表周圍環境，掃除塵垢，確保不進水和其他物質，檢查接線是否良好，檢查儀表附近有否新裝強電磁場設備或有新裝電線橫跨儀表。

　　若是測量介質容易沾污電極或在測量管壁內沉淀、結垢、應定期作清垢、清洗。

　　2、故障查找

　　流量計開始投運或正常投運一段時間后發現儀表工作不正常，應首先檢查流量計外部情況，如電源是否良好、管道是否泄露或處于非滿管狀態、管道內是否有氣泡、信號電纜是否損壞、轉換器輸出信號（即后位儀表輸入回路）是否開路。切記盲目拆修流量計。

　　3、傳感器檢查

　　測試設備：500MΩ絕緣電阻測試儀一臺，萬用表一只。 測試步驟：

　　（1） 在管道充滿介質的情況下，用萬用表測量接線端子A、B與C之間的電阻值，A-C、B-C之間的阻值應大至相等。若差異在1倍以上，可能是電極出現滲漏、測量管外壁或接線盒內有冷凝水吸附。 （2） 在襯里干燥情況下，用MΩ表測A-C、B-C之間的絕緣電阻（應大于200MΩ）。再用萬用表測量端子A、B與測量管內二只電極的電阻（應呈短路連通狀態）。若絕緣電阻很小，說明電極滲漏，應將整套流量計返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50MΩ以上且步驟（1）的檢查結果正常，則可能是測量管外壁受潮，可用熱風機對外殼內部進行烘干。

　　（3） 用萬用表測量X、Y之間的電阻，若超過200Ω，則勵磁線圈及其引出線可能開路或接觸不良。拆下端子板檢查。

　　（4） 檢查X、Y與C之間的絕緣電阻，應在200MΩ以上，若有所下降，用熱風對外殼內部進行烘干處理。實際運行時，線圈絕緣性下降將導致測量誤差增大、儀表輸出信號不穩定。

　　（5） 如判定傳感器有故障，一般現場無法解決，需到廠家維修，當然如果有合適的傳感器可以替換也是可以的。

　　4、轉換器檢查

　　如判定是轉換器故障，經檢查外部原因沒問題的情況下，一般會采取更換線路板的方式解決。