浅谈电磁流量计在线检定的应用
徐立毅
[摘 要]电磁流量计由于其结构简单，传感器内没有可动部件，没有节流装置，不存在机械转动和磨损，不会产生压力损失，并因其精度高、线性好、运行稳定等优点，在给排水、污水处理、引水工程等项目中得到广泛的应用。本文对电磁流量计的在线检定进行了探讨。
[关键词]电磁流量计；在线检定；方法
中图分类号：TH814.93 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0267-01
随着工业技术的发展，电磁流量计的应用也越来越广，在医药工业、水务行业、食品工业、生物工程等随处可见电磁流量计的检测身影。电磁流量计的应用领域越广，对检测技术的要求也就越高。
一、电磁流量计概述
电磁流量计是20世纪50～60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。 电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。这种流量计对于流量的测量不受流体的密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命极长。由于感应电压信号是在整个充满磁场的中间中形成的，是管道载面上的平均值因此传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径。多种电极及内衬材料，可满足耐腐蚀、耐磨损的要求。HSBLDE转换器采用国际最新最先进的单片机和表面贴装技术，性能可靠、精度高、功耗低、零点稳定、参数设定方便，点击中文显示LCD，显示累积流量，瞬时流量、流速、流量百分比等。双向测量系统，可测正向流量，反向流量，采用特殊的生产工艺和优质材料，确保产品的性能在长时间内保持稳定。
流量是污水处理行业生产过程中常用的过程控制参数， 是污水处理行业一个重要的生产技术指标，它直接关系到水处理的进程与质量。在众多类型的流量计中， 污水处理行业大都选用电磁流量计，基于其具有以下优点：结构简单， 传感器没有可动部件， 不存在因机械运动磨损或杂物缠绕而产生的测量误差及仪表故障。电磁流量计没有节流装置， 不会产生压力损失， 电磁流量计精度高、线性好， 运行稳定， 适合污水处理行业使用。
电磁流量计的一些独特的特点，也决定了其相比其它流量计产品来说，更加适用于污水的测量。电磁流量计不受温度、压力、粘度等外界因素的影响，测量管内部无收缩或凸出部分的造成的压力损失，另外，流量元件检测出的最初信号，是一个与流体平均流速成精确线性变化的电压，它与流体的其他性质无关，具有很大的优越性。再根据污水具有流量变化大、含杂质、腐蚀性小、有一定的导电能力等特性，测量污水的流量，电磁流量计可以说是最好的选择。
二、电磁流量计的在线检定方法
传统的检定方法为实验室容积法， 该方法受场地、生产等条件限制， 现不易采用。在线检测还可以验证现场管道条件对流量计的影响，这是送检无法解决的一个问题。
目前，普遍应用的电磁流量计在线检定手段主要有标准表法和电参数法。电参数法是根据管道式电磁流量计的测量原理，对影响在线工作的管道式电磁流量计的相关参数进行检定（如励磁线圈对地绝缘电阻、电极对地（接液）电阻、励磁线圈电阻和流量计电缆线电阻），测量控制相关参数在一定允许的变化范围内与出厂检定的原始数据进行比较溯源，使其保持在出厂时的标准准确度以内，以满足使用要求。标准表法是以标准表为标准器具，使流体在相同时间间隔内，同时连续通过标准表和被校表，比较两者的输出流量值的偏差，从而确定被校流量计与标准表所示的流量值的关系。
（1）标准表法的检定
标准表法是在管道上再安装一个标准表，同步记录两台流量计的输出流量。在标准表的选择方面，目前国内外大部分企业机构都是选用便携式超声波流量计作为标准表进行在线检定。
操作人员首先对电磁流量计的数据进行采集记录，发现流量计的显示数据确实存在波动。随后，根据现场情况及超声波流量计的安装要求，对管道外壁的污垢进行擦除，以保证超声波流量计的可靠应用，并根据现场工作人员对管道内壁的衬里描述，采用“V”形安装方法对参数进行一一设置。
由于超声波流量计对使用环境和安装的要求较高，且在较宽的流速范围之下，较难保证超声波流量计在全流速范围内一直保持一个较高的精度。为此，分别选用高、低流速的两台超声波流量计，分别对管道内流体的高低流速进行测量，这在一定程度上可以实现测量结果的准确性。经分段检定，对比发现，超声波流量计数据显示及波动情况与电磁流量计所反映的情况一致。
在线检定后，流量计显示的波动幅度越来越小，是因为管道在年内首次通水及水温差异等原因，使得管道内存在大量气泡，造成数据波动。对此，在电磁流量计的前直管段上安装排气阀，电磁流量计随即可正常工作。
（2）电参数法的检定
众所周知，电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律来测量导电液体体积流量的仪表。法拉第电磁感应公式如式（1）所示：
E=K×B×V×D （1）
式中：B为流量计励磁线圈感应磁场的强度；V为被测电液导体的流速；D为管径；K为仪表系数。宏观上把导电液体看成导体。
由式（1）可知管径D与系数K都为固定参数。在一定流速下，只要保证参数B的稳定，那么感应电动E也随之稳定，即在进行电参数法在线检定时，若参数B保持在出厂校准时的允许范围内时，就可证明该流量计目前所测流量的准确度仍与出厂时保持一致。
影响电磁感应强度B的因素，就流量计本身而言，应检验励磁线圈电阻（扣除温度变化引起的差值）、励磁线圈的绝缘以及励磁电流的幅值。另外，我们需检查电极信号电路绝缘性能是否良好，证明原本微弱的流量信号有没有额外大的损失；测量电极的接液电阻，评估电极表面是否被过度氧化、腐蚀、结垢或损伤而影响正常测量；检查接地电阻等情况并排除杂乱信号的干扰。同时，使用高精度的模拟信号器检测转换器的工作状况。
在检定过程中，首先，观察转换器内的各项参数设置是否有被改动过，要求转换器的各项参数设置与电磁流量计出厂铭牌上的一致；然后观察两根电缆（励磁电缆、信号电缆）是否有损伤，是否保持原样。《管道式电磁流量计在线校准要求》指出需保证被测液体电导率符合流速在0.3～10m/s的流动状态下，被测管道中应保持满管，无气泡聚集。
电磁流量计电参数在线检定法主要用来对直接影响电磁流量计测量准确度的励磁线圈的相关参数进行测量。
综上所述，电磁流量计作为测量仪器中的一种，在线检定方法是切实可行的，为了进一步优化管道式电磁流量计在线检定方法，在使用操作的过程中，我们需要对检测要点做一个简单的分析，这样才能在测量过程中获得更精准的结果。要求我们在选择仪表时， 一定要熟悉仪表和被测对象两方面的情况，并要兼顾考虑其它因素， 这样测量才会准确。我们需要不断总结在线检定的经验，或者结合实际情况，在设备的设计安装阶段开发在线检定的专用仪器，以促进电磁流量计的在线检定方法更加完善。
参考文献
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