电磁流量计的原理与构造详解

电磁流量计依托法拉第电磁感应定律进行流量测量，其工作机制类似于变压器。当电源为励磁线圈提供电流时，线圈产生的磁场会作用于导电介质，进而产生感应电势。电压信号与被测流体的流速呈正比，通过电极获取并由转换器转换为标准的4-20mADC信号，实现流量显示与控制。其构造主要包括传感器和转换器两部分，如上图所示。

电磁流量计的结构类型

电磁流量计可分为一体式和分体式两种结构，这两种类型的电磁流量计在故障现象与检查方法上具有相似性。接下来，我们将结合图示进行详细介绍。在图中，A和B代表流量信号，C为公共端，而SA和SB则是屏蔽端。此外，EX1和EX2表示激磁电源，G则为接地端。

电磁流量计的信号范围通常为2.5-8mV，当流量较小时，信号可能仅为几个微伏。在检查故障时，应首先确认流量积算仪的工作状态，然后依次检查转换器、传感器以及测量管道，检查顺序如图中虚线箭头所示。对于大口径的流量传感器，由于更换工程繁重且影响范围广，因此必须进行细致的检查，以确保准确判断是否需要卸下传感器进行维修或更换。

当电磁流量计显示最小或无显示时，可能是由于传感器无法输出流量信号所致。可能的原因包括电源故障、连接电缆问题、传感器或转换器元器件损坏，以及工艺原因如液体流动状态改变或工艺管道内壁附着层出现问题。针对这些问题，可以采取相应的检查和处理措施。
①首先，应观察电磁流量计是否有故障报警显示，并参照报警代码进行相应的检查和处理。若无报警显示，则需检查仪表的供电情况，包括确认开关是否合上、熔丝是否完好，以及使用万用表测量各级电压以判断故障所在。

②在供电正常的情况下，进一步检查连接电缆，包括激磁电缆和信号电缆，确保接线未松动、接线端子无氧化或腐蚀现象，必要时需紧固螺钉以确保连接良好。

③接着，检查激磁线圈的电阻值是否正常，包括线圈是否开路、匝间是否短路，以及端子或线圈的绝缘电阻是否下降。使用万用表测量激磁线圈EX1、EX2端子间的电阻值，并注意断开与之相连的电缆线。同时，与原来的记录值进行比较，以判断是否存在匝间短路的情况。此外，还需注意传感器安装现场的环境因素，如激磁线圈回路绝缘电阻下降的问题，此时应检查电缆密封圈、端子盒密封垫片是否受损，并采取相应措施如烘干处理来解决问题。

④对于新安装或更换的传感器，必须核对传感器箭头与流体方向的一致性，并配合工艺流程确定传感器是否已充满液体。传感器的安装位置对其能否充满液体至关重要，因此必须严格按照规定进行安装。

⑤若传感器衬里层有污物附着导致电磁流量计绝缘电阻下降，可拆下传感器进行观察。若无法拆下传感器，则可通过测量电极的接触电阻和电极的极化电压来间接检查和判断附着层状况。在测量电极接触电阻时，需注意必须有原始测量数据作为基础进行比较分析。
电磁流量计两电极的接触电阻值之差若有所增加，这可能意味着其中一只电极的绝缘性能出现了显著下降。当某电极的对地电阻值上升时，这往往是因为该电极表面被绝缘层所覆盖。反之，若某电极的对地电阻值下降，则可能是由于电极表面或衬里表面附着了导电层积物所致。

在测量电磁流量计电极的接触电阻时，应确保传感器的接线已被断开，且液体处于满管状态。使用指针万用表时，应选用同一型号和量程，例如×1k挡。测量过程中，红表笔应接地，黑表笔则接电极。读取数据时，应在表笔接触端子后立即进行，避免因极化而引入误差。

此外，还可以通过测量电极的极化电压来进一步判断电极的状态。数字万用表的2VDC挡可用于此目的。若两次测量值基本一致，则说明电极未受污染或未被层积物覆盖；否则，则可能存在污染或覆盖问题。请注意，极化电压通常位于数毫伏至几百毫伏的范围内。
⑥若转换器无法显示流量测量信号，应首先检查传感器与转换器的接线是否完好。若确认传感器状态良好，而怀疑转换器存在问题，可尝试使用备件或同型号正常电磁流量计的电路板进行替换，以进一步判断问题所在。

(2)电磁流量计显示最大值

电磁流量计显示最大值，即流量指示超出量程上限，可能的原因有：信号回路断路、连接电缆故障、接线错误等；传感器与转换器配套不正确；电磁流量计的设定错误。此外，工艺方面的问题，如管道内无流体流动，也可能导致此现象。针对这一问题，可采取以下检查和处理方法：

①首先，对转换器前后进行分割检查，以缩小故障查找范围。尝试将转换器的信号输入端子A、B、C短接，若流量显示为零，则说明转换器及流量积算仪工作正常，故障可能存在于转换器之前的部分。

②接下来，对传感器的输出信号线A、B、C进行短接，并再次观察流量显示。若流量依然为零，则说明信号电缆状况良好。但若流量显示仍为最大值，则保持A、B、C短接状态，使用万用表在转换器的A、B、C端子处测量信号电缆及连接端子的电阻值，以判断信号电缆是否正常。若信号电缆正常，则进行下一步检查。
③使用万用表测量电磁流量计两电极的电阻值，若电阻值显著增大或趋于无穷大，则可能表示传感器的电极未被液体充分浸泡，即电极与液体接触不良。这可能是由于测量管道未充满液体所致，正常情况下，仪表应具备空管报警功能。

④若第③项检查显示正常，可利用过程校验仪YR100进一步检查电磁流量计的零点和满度是否准确。同时，需核对设定参数，如管径、量程、测量单位及仪表常数等，以确保其正确性。对于分体式电磁流量计，还需检查传感器与转换器是否配套正确。

⑤若显示仪表或转换器出现故障，也可能导致流量显示偏差。此时，可使用过程校验仪YR-100进行详细检查。若怀疑转换器有问题，可以尝试用备用电路板替换当前电路板，从而判断转换器是否工作正常。

(3)电磁流量计显示偏高或偏低

流量指示值与实际流量不符，可能的原因包括仪表零点未校准、设定不正确，传感器安装位置不当，传感器前后的直管段长度不足，无法满管或液体中混入气泡。此外，传感器电极电阻变化、信号电缆绝缘降低以及转换器设定错误也可能导致此问题。

工艺方面的问题也不容忽视，如传感器上下游流体流动状况不佳也可能影响流量显示。针对这些可能的原因，可采取相应的检查和处理措施来确保电磁流量计的准确显示。
①电磁流量计的测量准确性，不仅依赖于工艺人员的经验判断，更需根据校准数据和时间来进行科学评判。因此，在处理问题时，应参考历史测量数据，与其它流量计的测量结果进行对比，并结合工艺流程的物料平衡来综合分析，以确保工艺与仪器的测量结果达成一致，从而更有效地进行故障排查和处理。

②对于新安装的电磁流量计出现的测量不准确问题，首要任务是检查传感器与转换器是否配套，并仔细核对口径、量程和测量单位的设定是否准确无误。利用过程校验仪YR100对转换器进行零点和满量程的检查，同时确认管路是否充满液体且无气泡存在。此外，传感器安装位置的不当、直管段长度不足以及传感器前的调节阀门等因素，都会影响传感器上游流体的流动状态，进而导致测量误差。

③在检查过程中，需关注电缆与端子的接触状况，以及电缆和屏蔽层的接地是否符合要求。使用兆欧表对电缆和电极的绝缘电阻进行测试时，必须确保传感器处于离线状态。拆下传感器并放空液体后，用干布擦干衬里表面并使其充分干燥。然后，用500V的兆欧表分别测试两只电极对金属法兰盘的电阻，要求电极的绝缘电阻大于100MΩ。若绝缘电阻小于该值，则需对电极进行烘干处理，以提高其绝缘电阻。

④传感器作为与工艺流体直接接触的仪表，其性能会受到工艺介质的影响。在条件允许的情况下，应对传感器管内进行仔细检查和清洗。特别要注意管内壁是否有层积物以及电极表面是否有层积物或结垢，这些都会导致电极绝缘电阻下降并影响测量准确性。

(4)电磁流量计显示波动问题

电磁流量计的信号通常位于2.5-8mV范围内，当流量较小时信号可能仅为几个微伏。由于信号较小容易受到外界干扰的影响因此干扰源主要包括管道上的杂散电流、静电、电磁波和磁场等。此外电磁流量计自身的问题也可能导致显示波动如电缆与端子氧化、锈蚀引起接触不良电路板接触不良以及电子元件虚焊等。在传感器安装过程中如未认真操作导致入口垫片内圈过小遮挡流体通道从而产生涡流也会对测量造成影响。同时激磁线圈的绝缘电阻下降、测量电极受到污染或结垢以及绝缘电阻下降等因素也不容忽视。
工艺原因导致的电磁流量计显示波动，可能源自工艺流体的脉动特性，例如往复泵出口的流量变化。若传感器安装位置设计或安装不当，或测量管内液体未充满，以及被测液体中气泡过多，都会导致显示结果波动。针对这些问题，可以采取相应的检查和处理措施。
①为了有效克服电磁干扰，必须确保良好的接地，使传感器的接地电阻维持在100Ω以下。尽管有时已采取良好的接地措施，但若管道中存在杂散电流，仍可能干扰流量计的正常显示。此时，可以在原有接地点的外侧数米处增设新的接地点。此外，静电和电磁波也可能对电磁流量计造成干扰，因此，必须使用厂家配套的电缆作为信号线，并做好接地工作。同时，应尽量缩短传感器与转换器之间的距离。若这些措施仍无法解决问题，可能需要将分体式电磁流量计更换为一体式电磁流量计。

②电磁流量计显示的不稳定，往往与电气线路的接触不良有关。因此，需要检查转换器的接线及接线端子，通过拨动接线、摇动电缆或用螺丝刀轻敲转换器外壳等方式，观察显示是否有变化。

③若第二步检查未发现问题，则需进一步检查传感器。这包括检查线路的接触状态、信号插座是否有腐蚀现象（如有腐蚀，则需更换），以及激磁线圈的绝缘电阻是否明显下降（如明显下降，可尝试烘干提高绝缘电阻）。同时，还需注意传感器接线盒是否受潮，因为绝缘电阻下降也可能引起显示波动。在检查过程中，可能需要停用传感器以对电极及测量腔室进行检查，以发现并解决结垢或电极沉积污垢等问题。

④工艺原因也可能导致电磁流量计显示波动。例如，流体脉动（如往复泵输送的液体）可能使传感器无法准确测量。此时，可以将传感器安装在远离脉动源的位置，或利用管道阻力来减弱流体脉动。若条件有限，可在传感器前加装滤波器或缓冲器来减弱脉动影响。此外，传感器的安装位置不当也可能导致测量管道中气泡或液体不满管等问题，从而引起显示波动。这需要工艺人员配合查找并共同处理。

(5)电磁流量计的零点不稳定

电磁流量计的零点不稳定是指在没有流量的情况下，显示零点仍然不稳定。这可能是由于电磁流量计的零点未调校或设定好所致。此外，测量回路的绝缘电阻下降、传感器接地不良或受电磁干扰等因素也可能导致零点不稳定。同时，工艺原因如管道未充满液体或液体中含有气泡，以及工艺流体有微小流动等，也可能对零点的稳定性造成影响。
电磁流量计零点的不稳定性，可能是由于多种因素导致的。为了准确排查并解决这一问题，我们可以遵循以下步骤进行检查和处理：首先，确认电磁流量计的零点是否已经进行过适当的调校和设定；其次，检查测量回路的绝缘电阻是否出现下降，同时确保传感器接地良好，以减少电磁干扰的影响；此外，还需关注工艺因素，如管道是否充满液体、液体中是否存在气泡，以及工艺流体是否有微小流动等，这些因素都可能对零点的稳定性造成影响。通过这些检查和处理措施，我们可以有效地确保电磁流量计零点的稳定性，从而提高测量的准确性。
①信号测量回路的绝缘电阻下降，通常是由电极绝缘电阻降低所导致；但也不能忽视信号电缆和接线端子绝缘电阻下降的可能性。若表壳、导线连接处的密封性能不佳，现场的潮气、酸雾、粉尘便会侵入电磁流量计的接线盒或电缆保护层，进而导致绝缘电阻下降。为了测试信号测量回路的绝缘电阻，我们可以使用兆欧表，分别对信号电缆和传感器进行详细测试。

②传感器电极若被污染或覆盖层积物，往往会出现零点不稳定或输出波动的故障。为了检查电极状态，我们需要在满管状态下测量电极的接触电阻，并在空管状态下测量其绝缘电阻。具体操作步骤如下：

a、在满管状态下，拆下信号电缆线，使用万用表分别测量每个电极与接地点的电阻值。确保两电极的接触电阻之差控制在10%-20%的范围内，超出此范围可能导致电磁流量计零点的不稳定。

b、空管状态下，需先排空测量管道，并拆下传感器及相关接线。用干布清洁传感器的内表面，待其干燥后，再用500V兆欧表测量每个电极与接地点的电阻值。绝缘电阻必须大于100MΩ，否则也可能导致电磁流量计零点的不稳定。
③传感器的接地电阻应维持在小于100Ω的水平。在绝缘管道或防腐衬里管道的测量中，需确认传感器两端已正确安装接地短管或接地环。此外，整套电磁流量计应避免与电机、电器等共用接地点。若原先工作正常的电磁流量计突然出现零位不稳定或显示波动，需检查传感器附近是否新增了大功率电机、变频器、电焊机等电器设备，这些设备在使用时可能干扰接地电位，进而影响电磁流量计的稳定显示。
在绝缘管道或防腐衬里管道的测量中，需特别关注传感器的接地情况。为确保测量准确，应确认传感器两端已妥善安装接地短管或接地环，使其接地电阻维持在小于100Ω的范围内。此外，整个电磁流量计系统应与电机、电器等设备保持独立接地点，以避免潜在的干扰。若电磁流量计突然出现零位不稳定或显示波动，应立即检查传感器附近是否有新增的大功率电机、变频器、电焊机等电器设备，这些设备在使用时可能影响接地电位，从而干扰电磁流量计的稳定显示。