摘要:電磁流量計(jì)以其安裝方便、測(cè)量精度高和使用壽命長(zhǎng)等一般流量計(jì)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，在熱網(wǎng)計(jì)量中擁有著不可替代的地位。因此電磁流量計(jì)對(duì)于熱網(wǎng)高溫水流量測(cè)量來說則是一種比較理想的計(jì)量?jī)x表，可以在供熱企業(yè)的熱網(wǎng)測(cè)量中廣泛推廣。
1．引言
　　城鎮(zhèn)集中供熱目前在我國北方大多數(shù)城鎮(zhèn)已得到大規(guī)模的普及并以更加迅猛的勢(shì)頭發(fā)展著，在這些小則數(shù)十萬，多則有數(shù)百萬甚至上千萬平方米供熱面積的熱網(wǎng)上，哪怕任何微小的技術(shù)進(jìn)步都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。熱電廠的熱力產(chǎn)品主要有蒸汽和熱水。對(duì)蒸汽和熱水的流量、熱量如何計(jì)量和管理是維護(hù)供用熱雙方經(jīng)濟(jì)利益、減少貿(mào)易糾紛、維持社會(huì)和諧穩(wěn)定的關(guān)鍵所在
2．電磁流量計(jì)
　　流量計(jì)(Flowmeter)是指用以測(cè)量瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的器具，統(tǒng)稱為流量計(jì)。流量計(jì)是工業(yè)測(cè)量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)流量測(cè)量的精度和范圍的要求越來越高，流量測(cè)量技術(shù)日新月異，為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計(jì)相繼問世。目前已投入使用的流量計(jì)已超過100種。
　　電磁流量計(jì)就是其中一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的計(jì)量?jī)x表，具有無節(jié)流阻流部件，不易堵塞，耐腐蝕性好，適用介質(zhì)范圍廣，測(cè)量精度不受被測(cè)介質(zhì)溫度、粘度、密度、壓力、比重等物理參數(shù)的影響，其示值在一定的導(dǎo)電率范圍內(nèi)與被標(biāo)定的液體種類無關(guān)等特點(diǎn)。
2．1工作原理
　　電磁流量計(jì)的測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律:導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，如圖1所示，其感應(yīng)電勢(shì)E為:
E=KBVD
式中:
K———儀表常數(shù)
B———磁感應(yīng)強(qiáng)度
V———測(cè)量管道平面內(nèi)的平均流速
D———測(cè)量管道截面的內(nèi)徑

　　電磁流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上一般由電磁流量計(jì)傳感器和電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器兩部分組成。一般情況下傳感器和轉(zhuǎn)換器是分體的，傳感器安裝在生產(chǎn)過程工藝管道上，它的作用是將流經(jīng)管內(nèi)的液體流量值線性地變換成感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)，并通過傳輸線將此信號(hào)送到轉(zhuǎn)換器中去，主要由管組件、磁路系統(tǒng)、電極及干擾調(diào)整機(jī)構(gòu)等部分組成。信號(hào)轉(zhuǎn)換器的作用是將傳感器送來的流量信號(hào)進(jìn)行比較、放大、并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)液體流量的遠(yuǎn)距離指示、記錄、積算或調(diào)節(jié)控制。也有的電磁流量計(jì)將傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器裝在一起組成一體型電磁流量計(jì)，可就地顯示，并遠(yuǎn)傳顯示和控制。圖2是分體式的傳感器和轉(zhuǎn)換器工作的原理圖。

2．2功能特點(diǎn)
電磁流量計(jì)主要有以下特點(diǎn):
(1)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，沒有可動(dòng)部分，也沒有阻礙被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)的節(jié)流部件，不會(huì)發(fā)生阻塞問題：
(2)由于沒有節(jié)流部件，被測(cè)介質(zhì)在傳感器的測(cè)量管內(nèi)流過時(shí)幾乎沒有壓力損失，僅有可忽略不計(jì)的沿程阻力;
(3)電磁流量計(jì)量程范圍極寬，而且可任意改變量程;其流量、流速、口徑三者關(guān)系可查閱曲線(圖3);

(4)電磁流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，而且線性好，可以將測(cè)量信號(hào)直接用轉(zhuǎn)換器線性地轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，并且低頻三值波勵(lì)磁不受工頻及現(xiàn)場(chǎng)條件各種雜波干擾影響，工作穩(wěn)定可靠;
(5)傳感器測(cè)量管道內(nèi)只有內(nèi)襯和電極與被測(cè)液體接觸，只要合理選擇電極和內(nèi)襯材料，即可耐腐蝕和耐磨損;
(6)安裝、使用維護(hù)方便，使用壽命較長(zhǎng)。一般的電磁流量計(jì)要求的直管段為前5D，后3D，智能文丘利電磁流量計(jì)只需要前3D，后1D，就能確保計(jì)量精度。
3．熱網(wǎng)應(yīng)用
　　國電作為城市現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，用集中供熱形式替代分散供熱形式，在節(jié)約能源和改善環(huán)境污染等方面顯示出巨大的優(yōu)越性，為城市建設(shè)和人民生活水平的提高做出了貢獻(xiàn)。
公司目前負(fù)責(zé)39家企業(yè)高溫水熱用戶和95家高溫水換熱站冬季供暖工作，這些熱用戶和換熱站基本都采用電磁流量計(jì)用來計(jì)量高溫水流量。
　　首先從供熱企業(yè)本身來說，供熱管網(wǎng)在運(yùn)行中普遍存在水力失調(diào)(即供熱管網(wǎng)不能按照管段所需的流量進(jìn)行分配)的問題。水力失調(diào)會(huì)造成供熱系統(tǒng)的效率降低和供熱質(zhì)量的惡化，使得供熱系統(tǒng)能耗和運(yùn)行費(fèi)用大幅度增加。要想進(jìn)行水力平衡的調(diào)節(jié)，管網(wǎng)中的流量參數(shù)是必不可少的重要參考數(shù)據(jù)。安裝在供水管線上的流量計(jì)可以很直觀的反映出管線中的瞬時(shí)水流量和累計(jì)水流量。根據(jù)流量計(jì)顯示的測(cè)量值來調(diào)節(jié)熱網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡，從而達(dá)到提高供熱效率的效果，并且可以得到可靠的流量測(cè)量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整負(fù)荷，進(jìn)一步根據(jù)用戶端的流量測(cè)量值的變化來調(diào)整高溫水網(wǎng)管線的供熱量來滿足熱用戶需求�？梢�，電磁流量計(jì)在供熱生產(chǎn)中的應(yīng)用是很重要的，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于一些較大型的居民換熱站內(nèi)，作為高溫水流量計(jì)的測(cè)量?jī)x表，因?yàn)槠渚用窆┡�水網(wǎng)覆蓋面積很大，并且水網(wǎng)管道容易上銹，里面的雜質(zhì)很多，如果采用差壓式流量計(jì)，很容易造成節(jié)流裝置的堵塞，從而導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確，而電磁流量計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，沒有可動(dòng)部分，也沒有阻礙被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)的節(jié)流部件，不會(huì)發(fā)生阻塞問題。由于電磁流量計(jì)的傳感器測(cè)量管道內(nèi)只有內(nèi)襯和電極與被測(cè)液體接觸，因此為換熱站選用的內(nèi)襯材質(zhì)為聚四伏乙烯，電極材料為含鉬不銹鋼，更加保證了內(nèi)襯和電極的耐腐蝕和耐磨損性，可以有較長(zhǎng)的使用壽命，節(jié)省設(shè)備維護(hù)經(jīng)費(fèi)。
(2)在一些小型換熱站，由于換熱站內(nèi)空間小、直管段較短，安裝空間不大。一般的流量計(jì)要求的直管段較長(zhǎng)，在換熱站內(nèi)無法滿足其直管段要求，不能保證計(jì)量的正確率。但是電磁流量計(jì)一般要求的直管段為前5D，后3D，而智能文丘利電磁流量計(jì)只需要前3D，后1D，就能確保計(jì)量精度。所以其以安裝、使用維護(hù)方便的特點(diǎn)得以廣泛使用。
(3)自供熱行業(yè)改革后，我國逐步實(shí)行供熱分戶計(jì)量、按用熱量計(jì)量收費(fèi)制度。分戶計(jì)量用熱就要安裝熱量計(jì)量?jī)x表。要想計(jì)量管線中熱水的熱量，對(duì)管線中熱水的流量測(cè)量是必不可少的參考數(shù)值。所以電磁流量計(jì)還應(yīng)用于企業(yè)高溫水熱用戶的高溫水進(jìn)戶的供回水雙側(cè)，作為流量計(jì)量?jī)x表，并配PT1000的熱電阻，共同將信號(hào)入熱量計(jì)量?jī)x，并按照熱量計(jì)量?jī)x顯示的熱量值對(duì)用戶進(jìn)行收費(fèi)。由于電磁流量計(jì)沒有節(jié)流部件，被測(cè)介質(zhì)在傳感器的測(cè)量管內(nèi)流過時(shí)幾乎沒有壓力損失，僅有可忽略不計(jì)的沿程阻力;這樣就減少了管道里面的壓力損失，避免了計(jì)量誤差的產(chǎn)生。并且因?yàn)樵诠┗厮畠啥硕及惭b了電磁流量計(jì)，所以可以測(cè)量出其供回水的差值，對(duì)高溫水的失水量加以計(jì)量，避免了高溫水的丟失，保證了對(duì)企業(yè)熱用戶的貿(mào)易計(jì)量的正確率。
(4)由于各個(gè)用戶的工作環(huán)境不同，其周圍環(huán)境對(duì)流量計(jì)產(chǎn)生的干擾也是影響熱量計(jì)量正確率的重要因素。一般的差壓式流量計(jì)其流體流量經(jīng)節(jié)流件及差壓變送器兩次信號(hào)能量形式的轉(zhuǎn)換，輸出統(tǒng)一的電流信號(hào)給熱量積算儀，而電流信號(hào)容易受到工頻及現(xiàn)場(chǎng)條件各種雜波的干擾影響，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確，而電磁流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，而且線性好，可以將測(cè)量信號(hào)直接用轉(zhuǎn)換器線性地轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，低頻三值波勵(lì)磁不受工頻及現(xiàn)場(chǎng)條件各種雜波干擾影響，工作穩(wěn)定可靠，并且為了避免外界強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，還可以加強(qiáng)對(duì)儀表的接地措施，使儀表可靠的接地工作，提高測(cè)量精度，不受外界寄生電勢(shì)的干擾，其傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地。如圖4所示。從而進(jìn)一步的保證熱量計(jì)量的正確率，減少貿(mào)易糾紛，避免給公司造成損失。

4．發(fā)展趨勢(shì)
　　盡管電磁流量計(jì)具有上述許多優(yōu)異的性能，但是在使用上也有一定的限制。它的不足之處有:
(1)電磁流量計(jì)不能測(cè)量氣體、蒸汽以及含大量氣泡的液體;
(2)電磁流量計(jì)目前還不能測(cè)導(dǎo)電率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等;
(3)電磁流量計(jì)要求避免外界強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，并對(duì)儀表接地措施有一定的要求，如果處理不當(dāng)，就會(huì)影響儀表的正常運(yùn)行。
　　但是流量是計(jì)量的重要數(shù)據(jù)，所以它的測(cè)量關(guān)系企業(yè)的效益、產(chǎn)品的質(zhì)量，各國都很重視流量?jī)x表的研制開發(fā)，電磁流量計(jì)則是目前較為成熟又發(fā)展較快的流量?jī)x表。從1953年第一臺(tái)工業(yè)用電磁流量計(jì)投入市場(chǎng)以來，在應(yīng)用中不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，不斷采用新技術(shù)，不斷改進(jìn)，如今電磁流量計(jì)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。從國際上看和從使用方法上來看，不僅有測(cè)量滿管的電磁流量計(jì)，而且已出現(xiàn)測(cè)量非滿管的電磁流量計(jì)，還出現(xiàn)了二線制電磁流量計(jì)、電池供電式電磁流量計(jì)以及測(cè)量低電導(dǎo)率的電磁流量計(jì)。
4．1非滿管電磁流量計(jì)
　　傳統(tǒng)電磁流量計(jì)只能測(cè)量滿管液體流量，非滿管電磁流量計(jì)應(yīng)用于具有自由表面自然流的下水排放領(lǐng)域，并提高該領(lǐng)域的測(cè)量精度。將傳統(tǒng)非滿管流或明渠流流量誤差從±(3－5)%FS降低到±(1－2)%FS。
4．2測(cè)量更低電導(dǎo)率的液體
　　現(xiàn)在可測(cè)量比傳統(tǒng)電磁流量計(jì)電導(dǎo)率閾值低2－3個(gè)數(shù)量級(jí)的液體，如以前不能測(cè)量的甘油、乙二醇等。除此之外，本類儀表幾乎不存在漿液噪聲和流動(dòng)噪聲，也不會(huì)產(chǎn)生電極表面效應(yīng)形成的噪聲。襯里內(nèi)表面覆蓋油脂等非導(dǎo)電層或結(jié)薄絕緣垢層也不會(huì)影響測(cè)量。
4．3低功耗和二線制電磁流量計(jì)有較快發(fā)展
　　二線制不需另外外接激磁回路，僅用4mADC電流提供儀表所需功率，通常僅數(shù)十毫瓦。低功耗電磁流量計(jì)使有可能采用干電池或太陽電池，更方便地將電磁流量計(jì)裝用于無市電供電的場(chǎng)所。
4．4二維(方向)電磁流速計(jì)和多測(cè)量點(diǎn)插入式電磁流量計(jì)
　　置于船體外部的船舶電磁航速儀是插入式電磁流量計(jì)的雛形。后來插入式電磁流量計(jì)在大中型管道中卻有較大發(fā)展，也有用于明渠，稱作電磁流速計(jì)(electromagneticcurrentmeter)。但在河道流或水利試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒粌H要測(cè)量流速還要知道流速方向。二維電磁流速記又稱向量流速計(jì)，使電磁流量?jī)x表族可以進(jìn)入水文試驗(yàn)應(yīng)用領(lǐng)域。此外插入式電磁流量計(jì)還參照勻速管的設(shè)計(jì)思路，在插入桿上置多套電磁流速測(cè)量單元，提高測(cè)量精度，使插入式電磁流量計(jì)在大管經(jīng)應(yīng)用處于有利地位。
5．結(jié)束語
　　企業(yè)用戶的供熱計(jì)量體系，需要準(zhǔn)確的流量計(jì);熱網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡和熱力平衡的精細(xì)化調(diào)控，也同樣需要準(zhǔn)確的流量計(jì)。所以流量計(jì)在高溫水熱網(wǎng)的調(diào)控、計(jì)量等方面有著重要的作用。電磁流量計(jì)以其安裝方便、測(cè)量精度高和使用壽命長(zhǎng)等一般流量計(jì)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，在熱網(wǎng)計(jì)量中擁有著不可替代的地位。因此電磁流量計(jì)對(duì)于熱網(wǎng)高溫水流量測(cè)量來說則是一種比較理想的計(jì)量?jī)x表，可以在供熱企業(yè)的熱網(wǎng)測(cè)量中廣泛推廣。

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