電磁流量計(jì)防爆的設(shè)計(jì)

    在測(cè)流儀表行業(yè)，電磁流量計(jì)具有精度高、穩(wěn)定性好、量程比寬、無壓損等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。然而，由于煤礦安全性的特 殊要求，目前可用于煤礦井下的電磁流量計(jì)在國內(nèi)尚屬空白。

    2.電磁流量計(jì)工作原理

    電磁流量計(jì)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律工作，測(cè)量管內(nèi)無阻流部件，用于測(cè)量單相或多相導(dǎo)電流體流量。當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，將在流體兩側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其大小與流速成正比，據(jù)此可測(cè)流量值，如圖1所示。

圖1 電磁流量計(jì)測(cè)流原理    

    據(jù)電磁感應(yīng)定律：導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中切割磁力線時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：U=BDV：

    B—磁場(chǎng)密度（T）

    D—管徑（m）

    V—流速（m/s）

    流體流量為：

    Q=3600×V×Sm³/h

    式中：

    S—管道截面積（m²）    

    則：

    Q=3600×U×S/（BD）m³/h

    其中B、D、S為常量，流量與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U成正比關(guān)系，因此，測(cè)得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U，即可得到流體流量。

    由此可見，電磁流量計(jì)正常運(yùn)行需要有穩(wěn)定的磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)正是靠傳感器線圈內(nèi)的 勵(lì)磁電流來產(chǎn)生的。勵(lì)磁線圈如圖2所示。

圖2 勵(lì)磁線圈

    一對(duì)線圈對(duì)稱安裝在傳感器正對(duì)的兩側(cè)，以產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)，傳感器剖面圖如圖3所示。

圖3 傳感器剖面圖

    3.礦用儀表的安全性要求

    對(duì)于礦用電氣產(chǎn)品，其防爆安全性至關(guān)重要。目前，我國防爆電氣產(chǎn)品的類型主要以隔爆型和本質(zhì)安全型為主；并且只有本安設(shè)備能夠用在0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。礦用本質(zhì)安全型產(chǎn)品要做本質(zhì)安全性能檢驗(yàn)，其中本安火花試驗(yàn)是最重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。

    當(dāng)電路發(fā)生通斷時(shí)，會(huì)以火花形式釋放能量。能量大于某一臨界值時(shí)，便會(huì)點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物，從而引發(fā)爆炸。本安設(shè)計(jì)就是要控制電路產(chǎn)生的 電火花能量，從而實(shí)現(xiàn)電路的本質(zhì)安全。本質(zhì)安全電路要求在正常工作和故障狀態(tài)下都必須是安全的，所產(chǎn)生的電火花均不足以點(diǎn)燃周圍環(huán)境中的爆炸性混合氣體。

    4.電磁流量計(jì)本安勵(lì)磁電路

    電磁流量計(jì)傳感器勵(lì)磁電流是產(chǎn)生電火花的危險(xiǎn)源，電磁流量計(jì)要用于井下，首先得勵(lì)磁電路達(dá)到本質(zhì)安全要求。

    電磁流量計(jì)傳感器電氣部分由2個(gè)線圈組成，如圖4。

圖4 電磁流量計(jì)傳感器電氣部分