摘要： 防爆電磁流(liu)量計 廣泛應用于(yú)艦船、化工、石油、水(shuǐ)泥、醫藥等領域，其(qi)具✍️有結構💃🏻簡🥰單、測(cè)量範圍大、精度優(you)點，然而其使用場(chǎng)所環🏃境惡劣，爲了(le)保證其性能以及(jí)降低能耗,介紹了(le)電磁流量計❤️設計(jì)基🏃🏻本原理、防爆電(dian)路設艦船外殼鹽(yan)及防護方法，并👣磁(cí)線圈仿真，該仿真(zhēn)可以作爲勵磁系(xì)的模型！電磁流量(liàng)🔆計設計效率。
0引言(yan)
　　流量計是測量流(liú)體在一段時間過(guò)的體積或者質量(liang)的儀♊器，對于生産(chan)過程非常關鍵。随(sui)着技術快速發展(zhan)，流量🐅計類越來越(yue)多，比如電磁流量(liàng)計、 超聲波量計 、熱(re)式流量計以及震(zhen)動流量計等，電磁(ci)流量計以其簡單(dān)的🌍結構、可靠性高(gāo)、精度高等優點，在(zài)生産和生活用比(bǐ)例占60%以上。然而，由(yóu)于在艦船中其經(jing)常處于潮濕、腐蝕(shi)的使用環境，爲此(cǐ)電磁流量計的防(fang)爆性能設計降低(dī)流量計電池耗能(neng)😍成爲熱點。
1電磁流(liu)量計設計基本原(yuán)理
　　電磁流量計是(shì)通過利用法拉第(dì)電磁感應定律設(shè)計，圖1爲電磁流量(liang)計結構示意圖，管(guan)内爲導電性，勵磁(cí)線圈爲閉合回路(lu)，依據麥克斯韋電(dian)磁場理論，産🏒生工(gong)作磁場。
對于直導(dǎo)體，在磁場中産生(sheng)的感應電動勢E

式(shi)中，B--磁感應強度;D一(yi)導體長度;.V一運動(dong)速度。
　　圖2爲流體流(liú)動方向、磁場方向(xiàng)和感應電動勢方(fang)向，符合右手💃🏻規律(lü)，感電動勢大小見(jiàn)式（1)，對于管道内流(liú)體流量Q大小見🐆式(shì)(2)

将式(2)中V求出，帶入(ru)式(1)可得

由式(3)可知(zhi)，管道尺寸确定，感(gǎn)應電動勢E與流量(liang)Q成正比。


2防爆電路設(shè)計
　　依據釋放源存(cún)在部位、釋放數量(liang)、擴散情況和通風(feng)情況等條件，爆炸(zha)場所可分爲0區、1區(qū)和2區，對于礦用産(chan)品，可以用于♍0區、1區(qū)和2區，對于礦用産(chǎn)品，可以用于0區的(de)産品防爆類型隻(zhi)有本質🌈安全性，對(duì)于用于0區的防爆(bào)電磁流量計 ，防爆(bao)性能至關重要。
　　本(ben)質安全型電氣設(she)備是指在正常運(yùn)行和規定的故🔞障(zhang)條件下，所産生的(de)火花或者熱效應(yīng)均不能點燃爆👨‍❤️‍👨炸(zhà)性🏃‍♀️氣體合物的電(diàn)氣設備[2]，本安電路(lù)設計時要從兩🈲方(fāng)面考慮，一是對本(běn)案和非本案部件(jiàn)進行隔離；二是能(neng)量限制👈。
　　GB3836.4—2010求的隔離(lí)包括爬電距離、電(dian)氣間隙和接地等(děng)要求，比在GB3836.4—2010表‼️5中🛀，依(yī)據電壓值來設計(jì)電氣間隙、爬電距(jù)離以及合适的CTI值(zhí)絕緣材料。能量限(xiàn)制主要涉及到元(yuán)🍉件額定值選擇，依(yi)據GB3836.4—2010，電分爲電🌈阻性(xing)電👣路、電感性電路(lù)和電容性電路，圖(tu)3所示。電磁流量計(ji)感器電氣部分由(you)連個線圈組成，包(bāo)括電阻和電感，依(yi)據GB3836.4—2010圖A1中，根據電磁(ci)流量計💋防爆類型(xíng)和電源電壓，确定(ding)最小點🔱燃電流，比(bǐ)👄如設計⭕工作電壓(ya)爲18V的IIC類本安電路(lù)，點燃電❤️流爲0.66A，此外(wai)，要是電路慮安全(quan)系數，若是🔞安全系(xi)數爲1.5,則最大電流(liú)應小于0.44A。根據GB3836.4—2010圖A6,依(yi)據電壓和電流，選(xuǎn)擇合适電感值，對(duì)于18V、0.44A的電感電路，電(diàn)感設計應在0.8mH以🙇🏻下(xià)。

　　爲(wèi)了無論電路在正(zhèng)常工作狀态還是(shì)故障狀态，使安端(duān)有定壓❄️和定流輸(shū)出特性，如圖4所示(shi)。選擇合适二極管(guan)安全栅或者㊙️齊納(nà)🏃🏻安全栅，若勵磁信(xin)号是周期性雙向(xiàng)電流，可以選擇TVS管(guǎn)。

3勵磁線(xiàn)圈仿真
　　利用COMSOL仿真(zhēn)軟件，對彎圓形、彎(wan)菱形和馬鞍形線(xian)圈進行仿真，采用(yòng)🚶相同線圈材料材(cái)質和相同用料量(liang)，并在相同勵磁電(dian)流、勵磁頻🏃🏻率條件(jian)下，比較勵磁線圈(quan)産生的工作磁📱場(chǎng)強度分布情❌況。
首(shǒu)先建立仿真幾何(hé)模型，如圖5所示，爲(wei)彎圓形勵磁📞線🔴圈(quan)模型，進行電特性(xing)、磁特性和邊界條(tiao)件設置，進行網格(gé)分析劃分等步驟(zhòu)，最後仿真可的磁(cí)場分布情況，圖👉6爲(wèi)磁力♉線分布🚶，圖7爲(wei)磁🧑🏽‍🤝‍🧑🏻感應強度分布(bu)。對于彎菱形和馬(mǎ)鞍型線圈采用相(xiang)🧡同步驟進行仿真(zhen)模✉️拟，如圖8所示，爲(wèi)馬鞍型勵磁線圈(quan)。


　　通過模拟(nǐ)結果可以直觀得(de)出相應空間點和(hé)面的磁場大小、磁(ci)場對稱情況，爲了(le)更好比較不同幾(jǐ)何🔞形态的磁場沿(yan)管中軸線方向。管(guǎn)軸線方向和整個(ge)區域内的均勻度(du)情況，設定ε1、ε2、ε33個均勻(yún)度參數，表達式💋如(ru)下

　　仿真結果表明(ming)，三種形狀勵磁線(xian)圈磁感應強度大(dà)小關♍系爲：馬鞍形(xíng)最小、彎圓形最大(dà)。均勻度分析表🔞明(ming)，ε1：馬鞍形最小㊙️，彎菱(líng)形最大；ε2：馬鞍形最(zui)小，彎菱形最大；ε3：馬(ma)鞍形最小，彎菱形(xíng)最大。因此，磁感應(yīng)強度越大，電極收(shōu)到的信号越大，所(suo)以彎圓形效果🤟最(zui)好；由于磁場均勻(yún)度越小，表明越均(jun1)勻，渦電流損耗和(hé)磁場邊緣效應越(yue)小，爲此，馬鞍型勵(li)磁線圈效果最🏒好(hǎo)。
4艦船外殼鹽霧試(shi)驗及防護
　　艦船用(yong)電磁流量計 外殼(ké)材質一般爲鑄鐵(tiě)、鑄鋼和不鏽鋼，海(hǎi)洋中鹽霧濃度高(gao)、海水🐉飛沬多造成(chéng)設備腐蝕嚴重，鹽(yan)霧直接影響到設(she)備的使用㊙️周期和(hé)可靠性，因此，流量(liang)計外殼應進行鹽(yan)霧實驗，實驗方法(fǎ)主要有🧡戶外暴露(lu)實驗和實驗室鹽(yán)霧箱模拟兩種，使(shǐ)用使用标準有GB/T2423.17—2008《電(dian)🌈工電子産品基本(běn)環境試🏃‍♂️驗規程試(shi)驗🤟Ka：鹽霧試驗方法(fǎ)》和GB/T2423.18*2000《電工電子産品(pin)環境試驗第2部分(fèn)：試驗試驗Kb：鹽🔴霧，交(jiao)變（氯化鈉溶液）》。
5結(jie)語
　　電磁流量計由(you)于其使用環境特(tè)殊，因此其防爆性(xing)能和勵磁系🈲統研(yan)究至關重要，對于(yú)電磁流量計基本(běn)原理和🧡防爆電路(lù)設計進行詳細闡(chan)述，并對不同形狀(zhuang)線圈感應磁場模(mó)拟。

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