一、電磁流量計的應用概況 
    電磁流量計應用領域廣泛。大口徑儀表較多應用于給排水工程。中小口經常用于固液雙相等難測流體或高要求場所，如測量造紙工業紙漿液和黑液、有色冶金業的礦漿、選煤廠的煤漿、化學工業的強腐蝕液以及鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制和監漏，長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制。高壓電磁流量計、礦漿流量計則是油田、選煤場等需測漿液場所的；小口徑、微小口徑常用于醫藥工業、食品工業、生物工程等有衛生要求的場所。衛生型電磁流量計是開封威利流量儀表有限公司專門針對醫藥工業、食品工業、生物工程等有衛生要求所研發而成。

二、電磁流量計的精度等級和功能
    市場上通用型電磁流量計的性能有較大差別，有些精度高、功能多，有些精度低、功能簡單。精度高的儀表基本誤差為（±0．5％～±1％）R，精度低的儀表則為（±1．5％～±2．5％），兩者價格相差1～2倍。因此測量精度要求不很高的場所（例如非貿易核算僅以控制為目的．只要求高可靠性和優良重復性的場所），選用高精度儀表在經濟上是不合算的。
    有些型號儀表聲稱有更高的度，基本誤差僅（±O．2％～±O，3％）R，但有嚴格的安裝要求和參比條件，例如環境溫度20～22℃，前后置直管段長度要求分別大于10D、3D（通常為5D、2D），甚至提出流量傳感器要與前后置直管組成一體在流量標準裝置上作實流校準，以減少夾裝不善的影響。因此在多種型號選擇比較時不要單純只看高指標，要詳細閱讀制造廠樣本或說明書作綜合分析。
    全流型非滿管EMF的基本誤差為（±1.5％～±2％）FS。插入型儀表本身（即檢測頭）的基本誤差一般為±2％R～±4％FS，考慮到點流速（或徑流速）代表面平均流速，隨著流量變化引起速度分布系數變動的影響，可能帶來2％～5％的變化以及流通面積測量誤差等，總體的測量精度還要低些。
    若應用于大管徑長輸水管，因有良好的速度分布（有足夠長的前置直管段），電磁流量檢測頭又在“檢定水槽”中個別校準，流量變化范圍也不大，不存在速度分布系數明顯變動等較好條件下，基本誤差可接近或略大于±2％R。
    市場上電磁流量計的功能差別也很大，簡單的就只是測量單向流量，只輸出模擬信號帶動后位儀表；多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量積算、自動核對和故障自診斷、與上位機通信和運動組態等。有些型號儀表的串行數字通信功能可選多種通信接口和芯片（ASIC），以聯接HART協議系統、PR0兀BuS、Modbus、CONFIG、FF現場總線等。

三、電磁流量計的流速、滿度流量、范圍度和口徑
    選定儀表口徑不一定與管徑相同，應視流量而定。流程工業輸送水等粘度不高的液體、管道流速一般是經濟流速1．5～3m/s。電磁流量計用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。
    電磁流量計滿度流量時液體流速可在1～10m/s范圍內選用，范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建議不超過5m/s，除非襯里材料能承受液體流速的沖刷，實際應用很少超過7m/s，超過10m/s則更為罕見。滿度流量的流速下限一般為1m/s，有些型號儀表則為0．5m/s。有些新建工程運行初期流量偏低或在流速偏低的管系，從測量精度角度考慮，儀表口徑應改用小于管徑，以異徑管連接之。
    用于有易粘附、沉積、結垢等物質的流體，選用流速應不低于2m/s，提高到3～4m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強的流體，常用流速應低于2～3m/s，以降低對襯里和電極的磨損。
    在測量接近閾值的低電導液體，盡可能選定較低流速（小于0．5～1m/s），因流速提高流動噪聲會增加，而出現輸出晃動現象。
    電磁流量計的范圍度是比較大的，通常不低于20，帶有量程自動切換功能的儀表，可超過50～100。
    國內可以提供的定型產品的口徑從10mm到3000mm，雖然實際應用還是以中小口徑居多，但與大部分其他原理流量儀表。（如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質量式等）相比，大口徑儀表占有較大比重。某企業近萬臺儀表中，50mm以下小口徑、65～250mm中口徑、300～900mm大口徑、1000mm以上超大口徑分別占37％、45％、15％和3％。 

四、液體電導率
    使用電磁流量計的前提是被測液體必須是導電的，不能低于閾值（即下限值）。電導率低于閾值會產生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大。通用型電磁流量計的閾值在10^-4（5×10^-6）S/cm之間，視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉換器間流量信號線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規定電導率相對應的信號線長度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測電導率低至5×10^-8）/cm的液體。 

    工業用水及其水溶液的電導率大于10^-4S/crn，酸、堿、鹽液的電導率在10^-4～10^-1S/cm之間，使用不存在問題，低度蒸餾水為10¹S/cm也不存在問題。石油制品和有機溶劑電導率過低就不能使用。上圖列出若干液體的電導率。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低，認為不能使用，然而實際工作中會遇到因含有雜質而能使用的實例，這類雜質對增加電導率有利。對于水溶液，資料中的電導率是用于純水配比在實驗室測得的，實際使用的水溶液可能用工業用水配比，電導率將比查得得要高，也有利于流量測量。 

    還有一種在缺乏現成電導率數據的情況下，裝在管線上電磁流量計不能測量的液體，從現場管線上取樣離線去實驗室以電導率儀測量其電導率卻認為可用。這是由于取樣離線過程中，所測液體已與在管線中有了差別；譬如液體已吸收了大氣中的CO₂或N0_x生成微量的碳酸或硝酸，改變了電導率。
    根據使用經驗，實際應用的液體電導率要比儀表制造廠規定的閾值至少大一個數量級。因為制造廠儀表規范規定的下限值是在各種使用條件較好狀態下可測量的zui低值，是受到一些使用條件限制，如電導率均勻性、連接信號線、外界噪聲等，否則會出現輸出晃動現象等。我們就多次遇到測量低度蒸餾水或去離子水，要其電導率接近閾值5×10^-6S/cm，使用時出現輸出晃動。

五、電磁流量計測量液體中含有混入物
    混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作，但測得的是含氣泡體積的混合體積流量；如氣體含量增加到形成彈（塊）狀流，因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時斷開，出現輸出晃動甚至不能正常工作。
    含有非鐵磁性顆粒或纖維的固液雙相流體同樣可測得二相的體積流量。固體含量較高的流體，如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等實際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動，兩者之間有滑動，速度上有差別，單相液體校驗的儀表用于固液雙相流體會產生附加誤差。雖然還未見到電磁流量計應用于固液雙相流體中固形物影響的系統實驗報告，但國外有報告稱固形物含量有14％時誤差在3％范圍以內；我國黃河水利委員會水利科學研究所的試驗報告稱，測量高沙含量水的流量，含沙量體積比17% ～ 40%（沙中值粒徑0.35rnm），儀表測量誤差小于3% 。    
    在漿液內有較大顆粒擦過電極表面，在頻率較低的矩形激磁的電磁流量計中會產生尖峰狀漿液噪聲，使流量信號不穩，就要選用較高頻率的儀表或有較強抑制漿液噪聲能力的儀表，也可選用市電交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。而開封威利流量儀表有限公司與日本山武合作的礦漿電磁流量計，很好的解決該問題。
    含有鐵磁性物質的流體對通常的電磁流量計，因測量管內磁導率受鐵磁體的不同含量而變化，會產生測量誤差。但在磁路中置有磁通檢測線圈補償的電磁流量計，可減小混入鐵磁體的影響。上海光華儀表廠在交流激磁儀表的試驗報告中稱，水中含有液固重量比約4：1，顆粒度≤0.15mm鐵精礦石的礦漿，以80mm口徑儀表作清水和漿液對比流量試驗，通常的儀表示值變化7% ～ 10%，裝有磁通檢測線圈的儀表，示值誤差在±2%FS以內。
    對含有礦石顆粒的礦漿應用，應注意對傳感器襯里的磨損程度，測量管內徑擴大會產生附加誤差。這種場合應選用耐磨性較好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里，同時建議傳感器安裝在垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水平安裝下半部局部磨損嚴重的缺點。也可以在傳感囂進口端加裝噴嘴形護套，相對延長使用期。

六、電磁流量計液體附著和沉淀
    測量易在管壁附著和沉淀物質的流體時，若附著的是比液體電導率高的導電物質，信號電勢將被短路而不能工作，若是非導電層則首先應注意電極的污染，譬如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刮刀式清垢電極等。刮刀式電極可在傳感器外定期手動刮除沉垢。國外產品曾有電極上裝超聲波換能器，以清除表面垢層，但現已少見。也有暫時斷開測量電路，在電極間短時間內流過低壓大電流，焚燒清除附著油脂類附著層。易產生附著的場所可提高流速以達到自清掃的目的，還可以采取較方便的易清洗的管道連接，可不拆卸清洗傳感器。
    非接觸型電極的電磁流量計附著非導電膜層，儀表仍能工作，但若為高導電層則同樣不能工作。
    對于接觸型電極的電磁流量計導電性附著層的附加示值誤差△E如下圖 

    式中σ_w、σ_f —— 分別為附著層、液體電導率；
         t —— 附著層厚度；
        d —— 測量管內徑。
    弱附著于襯里管壁異物層為氧化鐵繡層，或以金屬為主要成分的燃料，其電導率大于液體電導率，測得的流量值將比實際流量低；若為碳酸鈣等水垢層，其電導率低于液體，測得流量值高于實際流量。若附著層電導率與液體相同，按上圖計算附加誤差為零，但此只局限于附著層厚度小的條件，譬如下圖中2t / d要小于10%。因為相同流量有附著層時流通面積減小，但平均流速增加，相互間可抵消，也只能說附加誤差可忽略不計。 

七、電磁流量計與流體接觸部件材料的選擇
    與流體接觸的傳感器零部件有襯里（或絕緣材料制成的測量管）、電極、接地環和密封墊片，其材料的耐腐濁型、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對流體的適應性。由于零部件少，形狀簡單，材料選擇靈活，電磁流量傳感器對流體的適應性強。
    （1） 襯里材料（或直接與介質接觸的測量管）
    常用襯里材料有氟塑料、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。氟塑料包括聚四氟乙烯（F-4）、全氟乙丙烯（四氟乙烯和六氟丙烯共聚物，F-46；國外商品名Teflon FEP，習稱FEP）、四氟乙烯和乙烯共聚物（F-40）和全氟烷基乙烯基醚共聚物（改性聚四氟乙烯，國外商品名Teflon FEP）玻璃鋼有用作襯里的，也有單獨制成測量管的。今年有采用高純氧化鋁（99.7%A1₂O₃）陶瓷制成陳立的，但只限中小口徑傳感器。
    氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，如工業用水、廢污水及若酸堿，價格zui為低廉。氟塑料具有優良的耐化學腐濁性液體，但耐磨性差，不能用于測量礦漿液。氟塑料中zui早引用的是聚四氟乙烯，因與測量管間僅靠壓貼，無粘結力，不能用于負壓管道，后開發各種改性品種，實現注塑成型，與測量管有較強結合力，可用于負壓，其品種為：

    聚氨酯橡膠有*的耐磨耗性，但耐酸堿的腐蝕性較差。它的耐磨性相當于天然橡膠的10倍，適用于煤漿、礦漿等；介質溫度要低于40～60/70℃。氧化鋁陶瓷有*的耐磨耗性和對強酸堿的耐腐蝕性，耐磨性約為聚氨酯橡膠的10倍，適用于具有腐蝕性的礦漿；但性脆，安裝夾緊時疏忽易碎，可用于較高溫度（120～140/180℃），但要防止溫度劇變，如通蒸汽滅菌，一般溫度突變不能大于100℃，升溫150 ℃要有10min時間。
    襯里材料的選擇及其特點和不適用流體請參閱上圖，s．2，通用型電磁流量計幾種材料的壓力溫度大體適用范圍可看右圖。
    （2）電極和接地環材料
    電極對測量介質的耐腐是選擇材料首先考慮的因素，其次考慮是否會產生鈍化等表面效應和所形成的噪聲。
    1） 選擇耐腐蝕材料電磁流量計
    電極的耐腐蝕性要求很高，不允許腐蝕或者嚴格地說只允許極低的腐蝕速率，否則會破壞電極與襯里間密封性。介質泄漏，輕則破壞絕緣而儀表無法工作，直至毀壞整臺電磁流量傳感器。常用金屬材料有含耐酸鋼1Cr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蝕鎳基合金）B、C，鈦、鉭、鉑銥合金，幾乎可覆蓋全部化學液。此外還有適用于漿液等的低噪聲電極，它們是導電橡膠電極、導電氟塑料電極和多孔性陶瓷電極，或包覆這些材料的金屬電極。下表格所展示的是這些材料的大體使用范圍。

    上述表中所展示的耐腐蝕性適用范圍只是個概貌。各種介質對不同材料的腐蝕性可查閱有關的“腐蝕手冊”．，例如《腐蝕數據和選材手冊》集中了大量數據，可作選用電極材料時參考，以確定初步方案。但這只能是初步方案，是否適應現場使用條件，還需進一步調查。因為從手冊查閱的數據大部分是在實驗室比較“純”的條件下取得的，而實際使用的流體，往往含有微量雜質，也常是幾種介質的混合液，它們的腐蝕性與純粹或單一介質的腐蝕性有顯著差別；液體是否含有溶解氣體以及流動速度也相當程度上影響著腐蝕速度。例如哈氏合金B對80% 10%濃度，不充氣鹽酸耐腐蝕，而對充氣的鹽酸卻不耐腐。所以在原則上電極材料的選擇應從使用者借鑒該介質在其他設備的應用實際和以往的經驗來確定。有時候要作必要的實驗，如現場取液體樣品在實驗室做待用材料的腐蝕性試驗。的實驗是現場掛片，這是zui接近實際應用條件的腐蝕性試驗，可以得出比較可靠能否適用的結論。
    鉭耐化學介質腐蝕的面很廣，鉑銥合金對各類酸堿鹽液也有很好的耐腐蝕性，但它們也有一些不耐腐蝕的化學介質，下表中列出若干不耐腐蝕的介質，兩者之間有互補性。
    2）避免電極表面效應
    電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，但有時候電極材料對被測介質有很好的耐腐蝕性，卻不一定就是適用的材料，還要避免產生電極表面效應。
    電極表面效應分為表面化學反應、電化學和極化現象以及電極的觸媒作用三個方面。
    化學反應效應如電極表面與被測介質接觸后，形成鈍化膜或氧化層。它們對耐磨腐蝕性能可能起到積極保護作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會被氧化，生成絕緣層。

符號說明：A——優先選用的材料（實際上有極長的使用壽命）；
      B——令人滿意的材料（在大多數條件下又較長的使用壽命）；
      ×——不能使用

    電化學電勢變化和極化現象會產生干擾電勢而形成噪聲。漿液噪聲和流動噪聲即是電極表面噪聲的表現。極化電勢是電極感生電動勢在兩電極極性不同，導致電解質在電極表面產生極化。低頻矩形波激磁結合了直流激磁和交流激磁的優點，雖然交變激磁將極化電勢減弱了幾個數量級，但不能*消除極化電勢干擾的影響。極化電勢與液體介質性質以及電極材料性質有關。
    漿液噪聲是在測量泥漿纖維漿等液固雙相導電液體流量時，固體顆粒（或液體中氣泡）擦過電極表面，電極表面接觸電化學電勢突然變化，輸出流量信號出現尖峰脈沖狀噪聲。
    流動噪聲是在測量較低電導率（100 x 10-6S/cm附近及以下）液體流量時，電極的電化學電勢定期變化，產生隨流速增加而頻率增加的隨機噪聲j；引起儀表輸出出現波動現象。
    對于電極表面噪聲可選配與被測液體電化學和極化電勢作用小的材料以及低噪聲電極。
    被測介質在電極的觸媒作用下產生化學反應而影響測量。例如鉑電極電磁流量計在測量雙氧水時會在電極表面生成氣霧，流量為零時輸出也會波動。
    對于避免或減輕電極表面效應的介質——電極材料匹配，還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可杳，只有一些有限經驗，尚待在實踐中積累。下文列舉若干實例。
    鉭對水是耐腐蝕的。但若使用鉭電極電磁流量計測量水流量，鉭電極表面會形成絕緣層，使儀表失靈或運行一段時期后出現很大噪聲。氫氧化鈉等堿液亦不能選用鉭電極。在工藝流程中即使是極短時間鉭電極與水或“非酸”液接觸（如清洗管系），均會影響儀表正常使用。
    鉑銥合金電極或鉑電極對鹽酸有良好的耐腐性，鉑電極電磁流量計多處用于測量鹽酸獲得滿意的結果。然而測量濃度較高的鹽酸（10%以上）卻產生嚴重的噪聲。鉑電極用于測量低壓過氧化氫（壓力低于0.3MPa）時，由于觸媒作用而在電極表面產生氣霧，阻斷了電氣通路而影響工作。    
    哈氏合金B對溫度、濃度不高的鹽酸是有耐腐蝕性的，已有若干應用良好的實例，然而濃度超過某值時會產生噪聲。在現場改變鹽酸濃度試驗表明，濃度逐漸增加超過15%～20%時儀表輸出隨之晃動起來，濃度到25%輸出晃動高達20%。硝酸硫酸等酸液也有相似效應的實踐經驗。
    水廠用硫酸鋁液與原水混合以凝聚懸浮體，混合配比常用電磁流量計測量硫酸鋁液，選用耐酸鋼電極即可獲得滿意的結果。我們曾遇到測量15%硫酸鋁的哈氏合金B電極電磁流量計，使用過程中也出現輸出晃動現象，后改用耐酸鋼電極即工作正常。
    鉑、鉭電極對各種濃度硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸，大部分均有較好的測量效果，但其中鉑電極對濃度大于10%的鹽酸會產生噪聲，鉭電極對濃度大于10%的氫氟酸則不耐腐。
    鉑銥合金和鉭雖有較好的耐腐蝕性，但價格昂貴，一對鉭電*達數百到近千元，鉑銥電極比鉭電極還要貴一倍以上。
    接地環連接在塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端，它們的耐腐蝕要求比電極低，允許有一定腐蝕，定期更換。通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大從經濟上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環。