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摘要:電磁流量計以其安裝方便、測量精度高和使用壽命長等一般流量計所不具備的優(yōu)點，在熱網(wǎng)計量中擁有著不可替代的地位。因此電磁流量計對于熱網(wǎng)高溫水流量測量來說則是一種比較理想的計量儀表，可以在供熱企業(yè)的熱網(wǎng)測量中廣泛推廣。
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)步都會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。熱電廠的熱力產(chǎn)品主要有蒸汽和熱水。對蒸汽和熱水的流量、熱量如何計量和管理是維護(hù)供用熱雙方經(jīng)濟利益、減少貿(mào)易糾紛、維持社會和諧穩(wěn)定的關(guān)鍵所在
2．電磁流量計
　　流量計(Flowmeter)是指用以測量瞬時流量和累計流量的器具，統(tǒng)稱為流量計。流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量的精度和范圍的要求越來越高，流量測量技術(shù)日新月異，為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計已超過100種。
　　電磁流量計就是其中一種測量導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的計量儀表，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，測量精度不受被測介質(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。
2．1工作原理
　　電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律:導(dǎo)電液體在磁場中切割磁力線運動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，如圖1所示，其感應(yīng)電勢E為:
E=KBVD
式中:
K———儀表常數(shù)
B———磁感應(yīng)強度
V———測量管道平面內(nèi)的平均流速
D———測量管道截面的內(nèi)徑

　　電磁流量計在結(jié)構(gòu)上一般由電磁流量計傳感器和電磁流量計信號轉(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)電勢信號，并通過傳輸線將此信號送到轉(zhuǎn)換器中去，主要由管組件、磁路系統(tǒng)、電極及干擾調(diào)整機構(gòu)等部分組成。信號轉(zhuǎn)換器的作用是將傳感器送來的流量信號進(jìn)行比較、放大、并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號，以實現(xiàn)對被測液體流量的遠(yuǎn)距離指示、記錄、積算或調(diào)節(jié)控制。也有的電磁流量計將傳感器和信號轉(zhuǎn)換器裝在一起組成一體型電磁流量計，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
電磁流量計主要有以下特點:
(1)傳感器結(jié)構(gòu)簡單可靠，沒有可動部分，也沒有阻礙被測介質(zhì)流動的節(jié)流部件，不會發(fā)生阻塞問題：
(2)由于沒有節(jié)流部件，被測介質(zhì)在傳感器的測量管內(nèi)流過時幾乎沒有壓力損失，僅有可忽略不計的沿程阻力;
(3)電磁流量計量程范圍極寬，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)電磁流量計無機械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量瞬時脈動流量，而且線性好，可以將測量信號直接用轉(zhuǎn)換器線性地轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，并且低頻三值波勵磁不受工頻及現(xiàn)場條件各種雜波干擾影響，工作穩(wěn)定可靠;
(5)傳感器測量管道內(nèi)只有內(nèi)襯和電極與被測液體接觸，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。一般的電磁流量計要求的直管段為前5D，后3D，智能文丘利電磁流量計只需要前3D，后1D，就能確保計量精度。
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用來計量高溫水流量。
　　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)能耗和運行費用大幅度增加。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可以很直觀的反映出管線中的瞬時水流量和累計水流量。根據(jù)流量計顯示的測量值來調(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。可見，電磁流量計在供熱生產(chǎn)中的應(yīng)用是很重要的，具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)電磁流量計廣泛應(yīng)用于一些較大型的居民換熱站內(nèi)，作為高溫水流量計的測量儀表，因為其居民供暖水網(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，很容易造成節(jié)流裝置的堵塞，從而導(dǎo)致計量不準(zhǔn)確，而電磁流量計傳感器結(jié)構(gòu)簡單可靠，沒有可動部分，也沒有阻礙被測介質(zhì)流動的節(jié)流部件，不會發(fā)生阻塞問題。由于電磁流量計的傳感器測量管道內(nèi)只有內(nèi)襯和電極與被測液體接觸，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，可以有較長的使用壽命，節(jié)省設(shè)備維護(hù)經(jīng)費。
(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。一般的流量計要求的直管段較長，在換熱站內(nèi)無法滿足其直管段要求，不能保證計量的正確率。但是電磁流量計一般要求的直管段為前5D，后3D，而智能文丘利電磁流量計只需要前3D，后1D，就能確保計量精度。所以其以安裝、使用維護(hù)方便的特點得以廣泛使用。
(3)自供熱行業(yè)改革后，我國逐步實行供熱分戶計量、按用熱量計量收費制度。分戶計量用熱就要安裝熱量計量儀表。要想計量管線中熱水的熱量，對管線中熱水的流量測量是必不可少的參考數(shù)值。所以電磁流量計還應(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)，作為流量計量儀表，并配PT1000的熱電阻，共同將信號入熱量計量儀，并按照熱量計量儀顯示的熱量值對用戶進(jìn)行收費。由于電磁流量計沒有節(jié)流部件，被測介質(zhì)在傳感器的測量管內(nèi)流過時幾乎沒有壓力損失，僅有可忽略不計的沿程阻力;這樣就減少了管道里面的壓力損失，避免了計量誤差的產(chǎn)生。并且因為在供回水兩端都安裝了電磁流量計，所以可以測量出其供回水的差值，對高溫水的失水量加以計量，避免了高溫水的丟失，保證了對企業(yè)熱用戶的貿(mào)易計量的正確率。
(4)由于各個用戶的工作環(huán)境不同，其周圍環(huán)境對流量計產(chǎn)生的干擾也是影響熱量計量正確率的重要因素。一般的差壓式流量計其流體流量經(jīng)節(jié)流件及差壓變送器兩次信號能量形式的轉(zhuǎn)換，輸出統(tǒng)一的電流信號給熱量積算儀，而電流信號容易受到工頻及現(xiàn)場條件各種雜波的干擾影響，導(dǎo)致計量不準(zhǔn)確，而電磁流量計無機械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量瞬時脈動流量，而且線性好，可以將測量信號直接用轉(zhuǎn)換器線性地轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，低頻三值波勵磁不受工頻及現(xiàn)場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磁場的干擾，還可以加強對儀表的接地措施，使儀表可靠的接地工作，提高測量精度，不受外界寄生電勢的干擾，其傳感器應(yīng)有良好的單獨接地。如圖4所示。從而進(jìn)一步的保證熱量計量的正確率，減少貿(mào)易糾紛，避免給公司造成損失。

4．發(fā)展趨勢
　　盡管電磁流量計具有上述許多優(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)電磁流量計不能測量氣體、蒸汽以及含大量氣泡的液體;
(2)電磁流量計目前還不能測導(dǎo)電率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等;
(3)電磁流量計要求避免外界強磁場的干擾，并對儀表接地措施有一定的要求，如果處理不當(dāng)，就會影響儀表的正常運行。
　　但是流量是計量的重要數(shù)據(jù)，所以它的測量關(guān)系企業(yè)的效益、產(chǎn)品的質(zhì)量，各國都很重視流量儀表的研制開發(fā)，電磁流量計則是目前較為成熟又發(fā)展較快的流量儀表。從1953年第一臺工業(yè)用電磁流量計投入市場以來，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)，如今電磁流量計得到了長足的發(fā)展。從國際上看和從使用方法上來看，不僅有測量滿管的電磁流量計，而且已出現(xiàn)測量非滿管的電磁流量計，還出現(xiàn)了二線制電磁流量計、電池供電式電磁流量計以及測量低電導(dǎo)率的電磁流量計。
4．1非滿管電磁流量計
　　傳統(tǒng)電磁流量計只能測量滿管液體流量，非滿管電磁流量計應(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測量更低電導(dǎo)率的液體
　　現(xiàn)在可測量比傳統(tǒng)電磁流量計電導(dǎo)率閾值低2－3個數(shù)量級的液體，如以前不能測量的甘油、乙二醇等。除此之外，本類儀表幾乎不存在漿液噪聲和流動噪聲，也不會產(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)薄絕緣垢層也不會影響測量。
4．3低功耗和二線制電磁流量計有較快發(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。低功耗電磁流量計使有可能采用干電池或太陽電池，更方便地將電磁流量計裝用于無市電供電的場所。
4．4二維(方向)電磁流速計和多測量點插入式電磁流量計
　　置于船體外部的船舶電磁航速儀是插入式電磁流量計的雛形。后來插入式電磁流量計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(electromagneticcurrentmeter)。但在河道流或水利試驗?zāi)Ｐ筒粌H要測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，使電磁流量儀表族可以進(jìn)入水文試驗應(yīng)用領(lǐng)域。此外插入式電磁流量計還參照勻速管的設(shè)計思路，在插入桿上置多套電磁流速測量單元，提高測量精度，使插入式電磁流量計在大管經(jīng)應(yīng)用處于有利地位。
5．結(jié)束語
　　企業(yè)用戶的供熱計量體系，需要準(zhǔn)確的流量計;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。所以流量計在高溫水熱網(wǎng)的調(diào)控、計量等方面有著重要的作用。電磁流量計以其安裝方便、測量精度高和使用壽命長等一般流量計所不具備的優(yōu)點，在熱網(wǎng)計量中擁有著不可替代的地位。因此電磁流量計對于熱網(wǎng)高溫水流量測量來說則是一種比較理想的計量儀表，可以在供熱企業(yè)的熱網(wǎng)測量中廣泛推廣。

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