在纸浆造纸生产过程中，纸浆流量的测量起着非常重要的作用。高浓度的纸浆在封闭的管道内连续运行，使测量过程中的干扰大大增加。因此，造纸行业对流量测量仪表也提出了更高的要求。

 

制浆造纸生产中所用的大量液体，其电导率都大于20 μS/cm，这种情况就符合电磁流量计的基本测量要求。电磁流量计没有使管道公称直径缩小或者可能被纤维所堵塞的部件，这一特点在测量纸浆流量时显得极为重要。因此，利用电磁流量计测量纸浆流量的方法日益得到广泛的应用。

 

 

 

一

电磁流量计的测量原理

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电磁流量计是测量各类具有一定电导率的液体、浆液流量的流量计。法拉第电磁感应定律是电磁流量计的基础，当导体作切割磁力线运动时，导体中就会产生感应电动势。本原理适用于导电流体流过垂直于磁场方向的测量管，如下图所示：

 

信号电压UE的计算公式为：

 

UE=B•D•v （1）

 

式中：信号电压UE正比于磁感应强度B、电极间距D和平均流速v。

 

 

 

由于磁感应强度B 和电极间距D是常数，则信号电压UE与平均流速v之间呈正比关系。计算体积流量公式是UE～qv。信号电压UE与流量呈线性正比关系。如图1 所示，流体中的感应电动势由位于径向彼此相对的2个电极测出。

 

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由式(1)可知，被测流体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。被测介质只要符合轴对称流动(如层流或者紊流)就不会影响测量结果。因此，电磁流量计是一种真正的体积流量计。电磁流量计只要用普通的水实际标定后就可以测量其他任何导电流体介质的体积流量，而不需要任何修正。

 

 

二

电磁流量计的特点

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测量管为光滑直管段，无可动及阻流部件，压力损失小，对于大口径管道来说，节能效果显著；

 

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流量计输出与流量呈线性关系，测量口径范围广，可包含DN3~DN3400；

 

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测量范围宽，选择不同的衬里可以测量各类高温、腐蚀性介质；

 

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安装要求低，根据使用经验，前置直管段为5D，后置直管段为3D（D 为管道公称直径）就可满足精度要求；

 

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对于被测介质必须是导电性液体，导电率一般≥20 μS/cm。被测介质中不能含有大量铁磁性物质或气泡，不能用于气体、蒸汽或非导电介质的测量。

 

 

 

三

电磁流量计在造纸行业中的应用选型

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衬里的选择

 

 

 

造纸过程中的被测介质具有高温高压的特点，且有大量的化学药品，具有腐蚀性。因此，电磁流量计都采用耐高温的PTFE 衬里，且整机采用分体形式。PTFE 衬里虽然耐高温但是不耐负压，在某些特殊环境下，如中浓立管出口，不但介质浓度高、温度高且不定时会出现真空现象，在这种情况下就需要选择具有不锈钢衬网的PFA 衬里，以防止PTFE 发生鼓包现象。

 

经过多年实践, 电磁流量计衬里在造纸领域普遍选用PTFE、PFA 或F46。此外，电磁流量计在安装时加装带颈接地环，可大大提高衬里的耐磨损性。

 

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电极的选择

 

 

 

造纸行业的电磁流量计电极的选择主要考虑2方面：一是耐腐蚀；二是防结垢。

 

造纸过程会加入大量的化学药品，如NaOH、Na2SiO3、浓H2SO4、H2O2 等。对于不同的化学药品需要选择不同的电极，如强酸性介质电极需选用钽电极，对于碱性介质一般选用钛电极，而对于常规水的测量则316 L 不锈钢电极即可。电极的选型不当会造成电极腐蚀，从而导致电极进水。

 

在电极防结垢的设计上，对于结垢程度一般，以纤维状物质为主的介质可选择球面电极。球面电极与被测介质接触面积大，且不易被纤维状物质覆盖

 

如果被测介质黏性高，易结垢程度严重则需选择尖头电极，如下图所示。尖头电极在介质接触部位的中心位置具有同一轴线的凸起部，此凸起部为导电体。被测介质经过电极时会被凸起部分割，使得介质与电极接触部位以及凸起部不易结垢。

 

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励磁方式的选择

 

 

 

电磁流量计能否具有良好的抗干扰能力与较好的零点稳定性，很大程度上由励磁方式的类型决定。励磁技术的不断改进推动着电磁流量计的发展，主要形成了直流励磁(含永磁励磁)、交流励磁、低频矩形波励磁、低频三值矩形波励磁、高频矩形波励磁和可编程脉宽矩形波励磁、双频矩形波励磁6类。

 

目前在造纸行业使用较多的是低频矩形波励磁、高频矩形波励磁和可编程脉宽矩形波励磁、双频矩形波励磁。

 

在造纸行业中，电磁流量计励磁方式的选择主要根据浆液浓度来选择。对于常规1%~3% 或以下的浆料，一般的低频励磁方式就可测量，如12.5Hz 或6.25 Hz 低频励磁。

 

当纸浆浓度为3%~15% 时，浆料中液体的不均匀以及浆料摩擦电极引起的高频噪声，容易使得电磁流量计波动，因此,需选择励磁频率≥25 Hz 的高频励磁。根据我公司高频电磁流量计的使用经验，高频励磁可降低40%~50% 的流量波动幅度，如下图所示。

 

当纸浆浓度大于15% 时，推荐使用双频励磁电磁流量计。双频励磁电磁流量计在具有较强的浆液噪声抑制能力的同时，还可有效抑制零点漂移。

 

 

四

电磁流量计使用注意事项

电磁流量计在造纸行业液体测量中占据着主导地位。在实际使用中应注意以下问题：

 

（1）电磁流量计安装时需满足前置直管段为5D，后置直管段为3D（D 为管道公称直径）；

 

（2）电磁流量计安装时必须保证满管，避免其安装在管道的***高处；

 

（3）如电磁流量计安装在绝缘管道上，必须配接地环或接地电极；

 

（4）当测量2 种电导率不同的介质，电磁流量计应安装在介质的上游或者介质充分混合均匀的位置；

 

（5）测量易黏附、沉积、结垢的流体，电磁流量计实际流速应不低于2 m/s，***好3~4 m/s 或以上；

 

（6）测量磨损性强的流体，电磁流量计常用流速应低于2~3 m/s；

 

（7）安装位置避免附近有变频、大功率电机、大变压器、动力电缆等设备。