电磁流量计电极衬里材料.docx

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电磁流量计电极衬里材料

电磁流量计电极衬里材料选择

电极材料的选择

　　应根据被测的流体的腐蚀性来选择电极的材料，请查有关腐蚀手册，对于特殊流体应作试验

材料

耐腐蚀性能

316L

　适用：

1、生活用水，工业用水，原水井水，城市污水，

　　　　2、弱腐蚀性酸、碱、盐溶液

哈氏合金B

　适用：

1、盐酸（浓度小于10%），一切浓度的氢氧化铵碱溶液

　　　2、氢氧化钠（浓度小于50%），一切浓度的氢氧化铵碱溶液

　　　　3、磷酸，有机酸

　不适用：

盐酸

哈氏合金C

　适用：

1、混酸如铬酸与硫酸的混合溶液

　　　2、氧化性盐类如Fe++、Cu++、海水

　不适用：

盐酸

钛（Ti）

　适用：

1、盐，如：

（1）氯化物（氯化物/镁/铝/钙/铵/钛等）

（2）钠盐、钾盐、铵盐、次氯酸盐、海水

　　　2、浓度小于50%氢氯化钾、氢氧化铵、氢氧化钡碱溶液

　不适用：

盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸，氰氧化钡碱溶液

钽（Ta）

　适用：

1、盐酸（浓度小于40%），稀硫酸和浓硫酸（不包括发烟硫酸）

　　　2、二氧化氯，氯化镁，次氯酸，氰化钠，乙酸铅等

　　　　3、硝酸（包括发烟硝酸）等氧化性酸，温度低于80℃的王水

　不适用：

碱，氢氟酸

铂（Pt）

　适用：

几乎所有的酸、碱、盐溶液（包括发烟硫酸、发烟硝酸）

　不适用：

王水、铵盐

电极材料

耐蚀及耐磨性能

不锈钢0Crl8Nil2M02Ti

用于工业用水、生活用水、污水等具有弱腐蚀性的介质，适用于石油、化工、钢铁等工业部门及，市政、环保等领域。

哈氏合金B

对沸点以下的一切浓度的盐酸有良好的耐蚀性，也耐硫酸、磷酸、氢氟酸、有机酸等非氯化性酸、碱，非氧化性盐液的腐蚀。

哈氏合金C

能耐非氧化性酸，如硝酸、混酸、或铬酸与硫酸的混合介质的腐蚀，也耐氧化性盐类如：

Fe，"、、Cu"下或含其他氧化剂的腐蚀，如高于常温的次氯酸盐溶液、海水的腐蚀

钛

能耐海水、各种氯化物和次氯酸盐、氧化性酸包括发烟硫酸、有机酸、碱的腐蚀。

不耐较纯的还原性酸如硫酸、盐酸的腐蚀，但如酸中含有氧化剂如硝酸、Fc＋＋、Cu＋＋时，则腐蚀大为降低。

钽

具有优良的耐蚀性和玻璃很相似。

除了氢氟酸、发烟硫酸、碱外，几乎能耐一切化学介质包括沸点的盐酸、硝酸和l50℃以下的硫酸的腐蚀。

在碱中刁；耐蚀。

铂／钛合金

几乎能耐一切化学介质，但不适用于王水和铵盐。

不锈钢涂覆碳化钨

用于无腐蚀性，强磨损性的介质。

材料

代号

耐腐蚀性能

316L不锈钢

V

1适用于工业、生活用水，原水井水，城市污水等中性溶液

2弱腐蚀性酸、碱、盐介质如碳酸、醋酸等

哈氏合金C

HC

1适用于耐氧化性酸，如硝酸、混酸、铬酸与硫酸的混合物

2耐氧化性盐类或其它氧化剂环境的腐蚀如Fe、Cu

3对海水、碱溶液，氧化物溶液有极好的耐腐蚀性

4不适用：

盐酸

哈氏合金B

HB

1对于非氧化酸、碱、盐如硫酸、磷酸、氢氟酸有良好的腐蚀性

2不适用：

硝酸

钛

Ti

耐海水，各种氯化物忽然次氯酸盐及多种氢氧化物的腐蚀

钽

Ta

除了氢氟酸外，几乎能耐一切化学介质的腐蚀。

但价格昂贵

铂

Pt

适用所有的酸碱盐溶液（发烟硫酸及硝酸）

碳化钨

W

具有优异的耐磨性能，专用于泥浆、纸浆等磨损性介质

电极和接地环材料

耐腐蚀性能

被测液体举例

316L不锈钢

不耐无机酸、有机酸、氯化物的腐蚀,用于非腐蚀性或弱腐蚀性介质

生活及工业用水、污水、矿浆、泥浆、糖浆

含钼不锈钢

OCr18Ni12Mo2Ti

对磷酸及碱液有强的耐腐蚀性,适用于非腐蚀性或弱腐蚀性介质

磷酸、烧碱、海水醋酸、蚁酸、亚硫酸

钛（Ti）

特别适用于氯离子存在的场合下使用,能耐氯化物（氯化钙、氯化钾、氯化铵、氯化钠）、硫化物、有机酸、碱液的腐蚀

冷冻盐水、海水、氨水、双氧水、乙酸

哈氏合金C（HC）

中等强度的氧化性、还原性环境中有耐腐蚀性。

不适于氯化物、硫酸、氟化物

乙醛、乙酸、海水、盐水、弱酸、弱碱、氢氧化钠

钽（Ta）

具有优良的耐腐蚀性,与玻璃相似,几乎能耐一切化学介质（包括沸点的盐酸、硝酸、王水、硫酸）的腐蚀。

不耐碱、氢氟酸、氟化物及发烟硫酸的腐蚀

盐酸、王水、硝酸、硫酸

铂（Pt）

几乎适用于所有化学介质的腐蚀,但不适用于王水和铵盐

浓硫酸、热碱溶液

电极材料

适用

不适用

316L

生活用水、工业用水原水井水、城市污水部分酸、碱、盐溶液

和316L材料化学反应的介质

哈氏合金B

盐酸（浓度≤10%）非氧化性酸氢氧化钠（浓度≤50%）磷酸、有机酸

硝酸

哈氏合金C

混酸如铬酸和硫酸的混合液氧化盐类海水

盐酸

钛（Ti）

氯化钠盐类钠盐、钾盐、铵盐、次氯酸盐海水浓度小于50%氢氧化钾、氢氧化铵氢氧化钡溶液

盐酸、硫酸磷酸、氢氟酸、还原酸

钽（Ta）

盐酸（浓度≤40%）稀硫酸和浓硫酸二氧化氯、氯化铁、次氯酸、氯化钠硝酸（包括发烟硝酸）等氧化性酸温度低于80℃的王水

盐酸、发烟硫酸磷酸、氢氟酸等还原性酸

铂铱合金

几乎所有酸、碱、盐溶液

王水铵盐

衬里材料选择说明

　应根据被测介质的腐蚀性、磨损性和温度来选择内衬材料。

内衬材料

名称

符号

性能

最高工作温度

适用液体

适用口径

橡胶

氯丁橡胶

CR

耐磨性中等，耐一般低浓度的酸碱盐的腐蚀

＜80℃

自来水、工业用水、海水

DN50-2200

聚铵脂橡胶

PU

极好的耐磨性能，耐酸碱性能较差

＜60℃

纸浆、矿浆等浆液

DN25-500

氟塑料

聚四氟乙烯

F4或

PTFE

化学性能很稳定，耐沸腾的盐酸、硫酸、王水、浓碱的腐蚀

＜180℃

腐蚀性强的酸碱盐液体

DN25-1200

四氯乙烯和六氟丙烯

译名：

特氟隆FEP

F46或

FEP

化学性能略逊于F4

＜120℃

腐蚀性的酸碱盐液体

DN15-200

四氯乙烯和乙烯

F4或ETFE

化学性能略逊于F4

腐蚀性的酸碱盐液体

DN250-2200

塑料

聚乙烯

PO

化学性能稳定

＜60℃

污水

DN50-2200

聚苯硫醚

PPS

＜110℃

热水

DN50-2200

口径mm

流量范围m3/h

口径mm

流量范围m3/h

φ15

0.06~6.36

φ450

57.23～5722.65

φ20

0.11～11.3

φ500

70.65～7065.00

φ25

0.18～17.66

φ600

101.74～10173.6

φ40

0.45～45.22

φ700

138.47～13847.4

φ50

0.71～70.65

φ800

180.86～18086.4

φ65

1.19～119.4

φ900

228.91～22890.6

φ80

1.81～180.86

φ1000

406.94～40694.4

φ100

2.83～282.60

φ1200

553.90～55389.6

φ150

6.36～635.85

φ1600

723.46～72345.6

φ200

11.3～1130.4

φ1800

915.62～91562.4

φ250

17.66～176.25.

φ2000

1130.4～113040.00

φ300

25.43～2543.40

φ2200

1367.78～136778.4

φ350

34.62～3461.85

φ2400

1627.78～162777.6

φ400

45.22～4521.6

φ2600

1910.38～191037.6

电磁流量计的具体分类

市场上通用型产品和特殊型仪表从不同角度作如下分类。

    电磁流量计按激磁电流方式划分，有直流激磁、交流（工频或其他频率）激磁、低频矩形波激磁和双频矩形波激磁。

几种激磁方式的波形见右图。

    按输出信号连接和激磁（或电源）连线的制式分类，有四线制和二线制。

    按转换器与传感器组装方式分类，有分体型和一体型。

    按流量传感器与管道连接方式分类，有法兰型、夹持型（夹持型电磁流量计）、卫生型（卫生型电磁流量计）、插入型（插入式电磁流量计）、螺纹连接（油任连接的高压电磁流量计）。

注：

    按流量传感器电极是否与被测液体接触分类，有接触型和非接触型。

    按流量传感器结构分类，有短管型和插入型（插入式电磁流量计）。

    按用途分类，有通用型、防爆型、卫生型、防侵水型和用于明渠流量测量的潜水型（明渠流量计）。

1、

电磁流量计

按激磁电流方式分类

（1）、直流激磁

    直流激磁电磁流量计用于测量液体金属流量，如常温下汞和高温下液态纳、锂、钾等。

在快中子增殖核反应堆一次回路中用于测量摄氏500余度的熔融纳流量，见到过有应用于DN300mm管道仪表的报道。

干法效验流量值，与湿法（实流）效验相比，精度可达3%。

除由电磁铁值流激磁产生次场外，也有用永久磁铁磁场的较小口径传感器。

    本类仪表在我国一般流程工业中应用还属探索阶段，20世纪60～70年代曾成功地应用于测量电解槽常温泵流量；有色冶金工业也曾试用于测量熔锌液流量，因锌液在测量管内壁结垢及氧化锌等原因，未使用成功。

（2）、交流激磁

    早期电磁流量计用于50Hz工频市电激磁，产生正弦波交变磁场；采用交流激磁的理由是为了避免像用直流激磁时电磁表面产生极化现象，但是由于易受市电锁引起的与流量信号同相应各种感应噪声的叠加，形成零点漂移等，现在已渐被低频矩形波激磁所代替。

这些叠加的感应噪声是由以下一些原因产生的。

    1）液体中涡电流产生与流量信号同相位噪声，电极污染形成的噪声和零点漂移；

    2）磁回路中铁损偏移了激磁电流与磁场间相位，使原来在信号回路中变压器效应所形成的正交（90°）噪声相移，产生相同噪声；

    3）激磁线圈与信号线间以及激磁线圈与流体间的静电感应噪声。

    但是交流激磁流量传感器的磁感应强度通常涉及得较高，有较大信号电动势（约为1mV每1m/s，矩形波激磁仅0.2～0.3mV）和较高信噪比的优点。

此外，在测量固液双相的矿浆等流体时，低频矩形波激磁方式在固体擦过电极表面产生尖峰的浆液噪声，会使输出信号波动，工频交流激磁的电磁流量计则不存在这一缺点。

因此国内外还有一些仪表制造厂继续提供工频或其他频率交流激磁的电磁流量计。

    （3）、低频矩形波激磁

    自1975年低频矩形波激磁方式发表以来，以其功耗小、零点稳定，电极污染影响小等优点，得到很快发展，成为迄今主要激磁方式。

低频矩形波激磁波形有“正-负”二值者，有“正-零-负-零”三值者，分别如右上图中b、c所示。

三值激磁用无激磁期间的信号改善零点稳定性。

流量信号在信号电压基本恒定的区间采样取得。

激磁频率为市电的1/32～1/2，常用1/8～1/4之间。

小口径仪表用较高频率，大口径仪表用较低频率，由制造厂按所用传感器口径来设定。

国外也有可由用户设定频率的仪表，例如商业名为“可编程键控储存（ProgrammableKeyedStorage）电磁流量计”。

    矩形波形波交变激磁虽不受慢的极化电压变化影响，但由于稳定磁场短期间直流采用相对于急剧变化的极化电压，还会产生急剧的输出变化。

此外流体中固体颗粒撞击电极，其表面氧化膜破损，表面电位变化形成尖峰状噪声，输出呈现大幅晃动。

这一现象称作浆液噪声，发生于高浓度浆液或含土沙粒的液体，影响了低频矩形波电磁流量计的应用。

    频率较高的工频激磁比低频矩形波激磁抗浆液噪声性能优越的原因；还可以用浆液噪声频率特性说明之。

下图是纸浆浆液噪声频谱一例，低频段噪声电平大，高频段噪声小，即所谓1/ƒ特性。

因此较高频率激磁噪声电平低，可获得较高的S/N比的信号。

    （4）、双频激磁

    双频激磁是在低频矩形波上叠加高频矩形波，如右图所示的用两种频率采样和低通、高通滤波器，得到高频和低频两种信号，合成后得流量信号，克服了低频矩形波激磁存在的浆液噪声和流动噪声，提高仪表的稳定性和响应性。

快速响应性可反映频率高达1Hz的柱塞泵的流动状况。

二、电磁流量计按输出信号连接分类

（1）、四线制

    传统电磁流量计的输出信号线和电源线（或流量传感器和传感器间的激磁电流线）分别由2组各2根导线的四线制组成，仍是当前的主要制式。

（2）、二线制

    当前温度、压力/差压、流量和物位等参量现场仪表趋向于输出信号和电源共用导线的二线制仪表发展。

二线制仪表毋须市电电源，而电磁流量计常装在无市电供给的偏僻场所，采用二线制可节省市电布线工程费用。

    二线制电磁流量计电源供给的设计思路上又分为零信号输出电流（即4mA）供给、大于零信号输出供给和电池（或太阳电池）供给。

    电池供电型电磁流量计和电磁式水表适应配置于远离城市配水池或郊外污水处理后排放点等市电引入困难的场所。

有些型号仪表电池使用寿命一年，有些则长达8～10年

。

    1993年日本修订计量法规定DN350mm以下贸易证明用水管仪表的试用品种从传统旋翼式水表扩展到电磁式水表。

今后用作水表的电磁流量计要符合水表标准的要求，测量精度只需2%～5%，但电磁流量计本体必须要带积算显示和舍友外接电源。

例如爱知时计电机的SU系列电磁式水表消耗功率仅2mW，内藏电池可用8年以上。

三、电磁流量计按传感器和转换器组装方式分类

（1）、分体型

    分体型是电磁流量计最普遍应用的形式，如右图所展示的，传感器接入管道，转换器装在仪表室或人们易于接近的传感器附近，相距数十到数百米。

为防止外界噪声侵入，信号电缆通常采用双层屏蔽。

测量电导率较低液体而相聚超过30m时，为防止电缆部分电容造成信号衰减，内层屏蔽也有要求接上与芯线同电位低阻抗源的屏蔽驱动。

分离型转换器可远离现场恶劣环境，电子部件检查、调整和参数设定就比较方便。

（2）、一体型

    传感器和转换器组装在一起直接输出直流电流（或频率）标准信号，实际上成为电磁流量变送器。

一体型缩短了二者之间信号线和激磁线的连接长度，并使之物外接，隐蔽在仪表内部，从而减少信号衰减和空间电磁波噪声侵入（见右图）。

同样测量电路与分体型相比可测较低电导率的液体。

取消了信号线和激磁线的布线，简化电气连接，仪表价格和安装费用均相对便宜，较多采用于小管径仪表。

随着二线制仪表的商品化发展，一体型仪表将会有较快发展。

但如果由于管道布置限制，安装在不易接近的场所，则维护不便。

此外，转换器电子部件装于管道上，将受到流体温度和管部震动的较大限制。

四、电磁流量计按流量传感器与管道连接方式分类

（1）法兰连接

    法兰连接时传统的连接方式，传感器两端有连接法兰，与管道法兰间用螺栓固定之，可单向安装。

大口径传感器都采用本连接方式。

体积和重量都比夹装连接方式大。

    DN15～600mm电磁流量计的两法兰面间长度，国际标准化组织已制定标准（ISO13359;1998）予以统一。

（2）夹装连接

    夹装连接时近年发展的连接方式，传感器本身无法兰，以较长的螺栓夹持在管道两法兰之间接入管系。

本方式传感器体积小重量轻，对于不同压力规范和标准管系法兰孔距适应性强；但只适用于较小管径（200mm一下）,承受液体工作压力较低。

    （3）卫生型连接

    右图中式卫生型连接一例，与国际制酪联合会IDF加持件相连接，实现快速拆卸和安装，便于日常频繁的清洗。

    （4）螺纹连接

    下图中式小口径仪表螺纹连接方式。

该类仪表较多应用于医药、食品等工业和药业配比注入等场所。

螺纹连接还有较多应用于石油、地质勘探等16～25MPa以上高压注水或水泥浆液流量测量，螺纹形状则为梯形。

    五、电磁流量计按流量传感器电极是否与被测液体接触分类

（1）接触型电极

    与液体接触的电极是EMF的传统结构，通常为一对电极，大口径仪表业有用两对电极。

非满管型EMF也有用3对电机或条形电极。

（2）非接触型电极

    大面积电极紧贴衬里（或绝缘测量管）外表面，以电容耦合方式检拾流量信号，可测量比接触型电极的电容检测方式的电磁流量计简称电容式电磁流量计，其原理

看下图。

前置放大器置于传感器内仅靠电极，激磁频率比通常EMF高，为50/2Hz，也有超过100Hz者。

本类仪表不会产生电极钝化、氧化和触媒作用等电极表面效应噪声，也机会不存在流动噪声和浆液噪声。

衬里内表面覆盖油脂等非导电层或薄绝缘结构层也不会影响测量；但覆盖层若为导电膜则仪表将无指示。

    国外有些仪表制造厂称这类仪表为无电极电磁流量计。

六、电磁流量计按流量传感器结构分类

（1）短管型

    短管型结构即如传统电磁流量计的结构，流量传感器带有测量管段连接到管道系统中。

（2）插入型

    插入型流量传感器实质上是电磁流速传感器，激磁线圈和电极组装成杆状，从待测管道上开孔中插入，测得的流速与转换器预置的管道面积等系数相乘盐酸求取流量。

除单点的“点流速”外，还有侧多点“径流速”者。

    本型仪表适用于大型管道，因为是测量局部流速推算流体流量，测量精度远低于短管型，通常仅用于过程控制，不适宜应用于贸易核算计量。

但是价格相对便宜。

应用特点还可参阅插入式流量计。

七、电磁流量计按用途分类

（1）通用型

    在冶金、石化、造纸、印染、纺织、给水、污水处理等工业一般较多采用分体型中、大口径法兰连接方式；医药、生物、精细化工等工业常用微小口径、小口径仪表，一体型夹装连接方式或螺纹连接方式适用场所较多。

（2）防爆型

    防爆型电磁流量计应用于有易燃气氛的场所。

由于大部分电磁流量计的几次电流能量较大，通常设计成隔爆型、充砂型、浇封型和气密型等。

但是现在有些电磁流量计激磁功率大幅度降低，也有了本质安全型即以前所称安全火花型，流量传感器部分和转换部分有条件组成一体，全部装在危险区域内。

    （3）卫生型

    乳酪、食品、医药、生物化学等工业要求定时通蒸汽灭菌，传感器要便于拆卸清洗，与管道连接部分要求用快速装卸的卫生型规定的结构，与液体接触的材质应是无毒无害的。

    （4） 耐潜水型

    本型传感器应用于安装在地面下的窨井，可承受短时间水侵没，相当于外壳防护等级IP67或NEMA6；还有相当于防护等级IP68者，则可承受长期潜水。

    （5）潜水型

    本型仪表用于测量明渠或非满管暗渠自由水面自然流下的水路流量，如工业排水和下水等。

传感器装在明渠截流挡板下部，长期浸在水下。

用于大流量时刻安装多台与传感器形状相同的分流模型，以扩大流量。

电磁流量计的技术文章-安装说明

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2010-6-9

电磁流量计

的安装电磁流量度的正确安装对

电磁流量计

的正常运行极为重要，这里主要介绍电磁流量传感器和转换器的安装。

电磁流量计

传感器安装电磁流量计传感器安装要注意以下几个问题：

（1）安装场所普通电磁流量传感器的外壳防护等级为IP65（GB4208规定的防尘防溅水级），对安装场所的要求是：

      1）测量混合相流体时，应选择不会引起相分离的场所；

      2）选择测量管内不会出现负压的场所；

      3）避免安装在电动机、变压器等强电设备附近，以免引起电磁场干扰；

      4）避免安装在周围有强腐蚀性气体的场

所；     

      5）环境温度一般应在-25~60℃范围内，尽可能避免阳光直射；

      6）安装在无振动或振动小的场所。

如果振动过大，则应在传感器前后的管道加固定支撑。

      7）环境相对湿度一般应在10%~90%的范围内；

      8）避免安装在能被雨水直淋或被水浸没的场所。

如果传感器的外壳防护等级为IP67（防尘防浸水级）或IP68（防尘防潜水级），则最后两项可以不作要求。

（2）直管段长度电磁流量计对表前直管段长度的要求比较低。

一般，对于90°弯头、T形三通、异径管、全开阀门等流动阻力件，离传感器电极轴中心线（不是传感器进口端面）应有3-5D的直管段长度；对于不同开度的阀门，则要求有10D的直管段长度；传感器后一般应有2D的直管段长度。

当阀门不能全开时，如果使阀门截流方向与传感器电极轴成45°安装，可大大减小附加误差。

    （3）安装位置和流动方向电磁流量传感器可以水平、垂直或倾斜安装。

水平安装时，传感器电极轴必须水平放置。

       这样可以防止由于流体所夹带的气泡而产生的电极短时间绝缘；也可防止电极被流体中沉积物覆盖。

不应将传感器安装在最高点，以免有气体积聚，安装在管系最高处，为不良的安装位置，应予以避免。

      垂直安装时，应使流动方向向上，这样可使无流量或流量很小时，流体中所夹带的较重的固体颗粒下沉，而较轻的脂肪类物质上升离开传感器电极区。

测量泥浆、矿浆等液固二相流时，垂直安装可以避免固相觉沉淀和传感器衬里不均匀磨损。

在一向下管道出口处，为不良的安装位置，应予以避免。

      传感器安装处应具有一定背压，传感器出口直接排空易造成测量管内液体非满管，为不良的安装位置，应予以避免。

      为了防止传感器内产生负压，传感器应安装在泵的后面，而不应安装在泵的前面。

     （4）安装旁路管为了便于液流静止时检查和调整零点，中小管径应尽可能安装旁路管。

在测量含有沉淀物流体时，应考虑便于清洗传感器的安装方式。

    （5）接地为了使测量准确和电极不会发生电流腐蚀，

电磁流量传感器

必须单独接地，并使传感器和流体大约处于相同电位。

分离型电磁流量计，原则上接地应在传感器侧，转换器接地应在同一接地点，在大多数情况下，传感器的内装参比电极或金属管能确保所许的电位平衡。

因此，可以通过内装的参比电极和金属管将管中流体接地，将传感器的接地片与接地线相连。

      如果传感器安装于带阴极腐蚀保护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要用粗铜线绕过传感器跨接在管道的两法兰上，使阴极保护电流与传感器之间。