摘(zhāi)要： 防爆電磁(ci)流量計 廣泛(fan)應用于艦船(chuán)、化工、石油、水(shuǐ)泥、醫藥等領(ling)域，其具有🈲結(jié)構簡單、測量(liang)範圍大、精度(dù)優點，然而其(qi)使用場所環(huán)境惡劣，爲了(le)保證其性能(neng)以及降低能(neng)耗,介紹了電(dian)磁👈流量計設(shè)計基本原理(lǐ)、防爆電路設(shè)艦船外殼鹽(yán)及防護方法(fǎ)，并🌈磁線圈仿(páng)真，該仿真可(kě)以作爲勵磁(cí)系的模💰型！電(diàn)磁流量計設(shè)計效率。
0引言(yan)
　　流量計是測(ce)量流體在一(yī)段時間過的(de)體積或者質(zhi)量的儀器，對(duì)于生産過程(cheng)非常關鍵。随(suí)着技術快速(su)😍發展，流量計(ji)類💯越來越多(duo)，比如電磁流(liú)量計、 超聲波(bo)量計 、熱式流(liú)量計以及震(zhen)動流量計等(děng)，電磁流量計(ji)以其簡單的(de)結構、可靠性(xing)高、精度高等(deng)優點，在生産(chan)和生活用☂️比(bǐ)例㊙️占60%以上。然(ran)而，由于在艦(jian)船中其經常(chang)處于潮濕、腐(fu)蝕的使♊用環(huan)境，爲此電磁(ci)流量🐅計的防(fáng)爆性能設計(ji)降低流量計(ji)🐅電池耗能⭕成(cheng)爲熱點。
1電磁(ci)流量計設計(ji)基本原理
　　電(dian)磁流量計是(shì)通過利用法(fa)拉第電磁感(gan)應定律設❗計(jì)，圖💃1爲電磁流(liú)量計結構示(shì)意圖，管内爲(wei)導電性，勵磁(cí)線圈爲🔴閉合(hé)回路，依據麥(mài)克斯韋電磁(cí)場理論，産生(sheng)工作磁場。
對(dui)于直導體，在(zai)磁場中産生(shēng)的感應電動(dong)勢E

式中，B--磁感(gan)應強度;D一導(dao)體長度;.V一運(yùn)動速度。
　　圖2爲(wei)流體流動方(fang)向、磁場方向(xiang)和感應電動(dòng)勢方向，符合(he)右手規律，感(gǎn)電動勢大小(xiǎo)見式（1)，對于管(guan)道内流體流(liú)量Q大小見式(shi)(2)

将式(2)中V求出(chū)，帶入式(1)可得(de)

由式(3)可知，管(guan)道尺寸确定(dìng)，感應電動勢(shi)E與流量Q成正(zhèng)比。


2防爆電路(lu)設計
　　依據釋(shi)放源存在部(bù)位、釋放數量(liàng)、擴散情況和(hé)通風情況等(deng)🔴條件🏒，爆炸場(chǎng)所可分爲0區(qū)、1區和2區，對于(yú)礦用産品，可(ke)以用于0區、1區(qū)💔和2區，對于礦(kuàng)用産品，可以(yi)用于0區的産(chan)品防爆類型(xing)隻有本質安(an)全性，對于用(yòng)于0區的防爆(bao)電磁流量計(jì) ，防爆性能至(zhì)關重要。
　　本質(zhì)安全型電氣(qì)設備是指在(zài)正常運行和(hé)規定的故障(zhang)🤩條件下，所産(chǎn)生的火花或(huo)者熱效應均(jun1)不能點燃爆(bao)炸性㊙️氣體合(hé)物的電氣設(shè)備[2]，本安電路(lu)設計時要從(cong)兩方面考慮(lü)，一是對本案(an)和非本案部(bu)件進行隔離(li)；二是能量限(xian)制🤞。
　　GB3836.4—2010求的隔離(li)包括爬電距(jù)離、電氣間隙(xi)和接地等要(yào)求，比在GB3836.4—2010表5中(zhong)，依據電壓值(zhi)來設計電氣(qì)間隙、爬電距(jù)離以及合适(shi)的CTI值絕緣材(cái)料。能量限制(zhi)主要涉及到(dao)元件額定值(zhí)選擇，依據GB3836.4—2010，電(dian)分爲電阻性(xìng)電路、電感性(xìng)電路和電容(rong)性電路，圖💃3所(suo)示。電磁流量(liàng)計感器電氣(qi)部😘分由連個(gè)線圈組成，包(bao)括💁電阻和電(dian)感，依據GB3836.4—2010圖A1中(zhōng)，根💚據電磁流(liú)量計防爆類(lei)型和電源電(dian)壓，确定最小(xiao)點燃電流，比(bi)如設計工作(zuo)電壓爲18V的IIC類(lei)本安電路，點(diǎn)燃電流爲0.66A，此(cǐ)外，要是電路(lu)慮安全系數(shu)，若是安全系(xi)數爲1.5,則最大(dà)電流應小于(yu)🎯0.44A。根據GB3836.4—2010圖A6,依據(jù)電壓和電流(liu)，選擇合适電(dian)感值，對于18V、0.44A的(de)電感電路，電(diàn)感設計應在(zai)0.8mH以下。

　　爲了無論電(diàn)路在正常工(gong)作狀态還是(shì)故障狀态，使(shǐ)安端有定🤟壓(ya)和定流輸出(chu)特性，如圖4所(suo)示。選擇合适(shi)二極管安全(quan)栅🔴或者齊納(nà)安全栅，若勵(li)磁信号是周(zhōu)期性雙🥵向電(dian)流，可以選擇(ze)TVS管。

3勵磁線(xian)圈仿真
　　利用(yong)COMSOL仿真軟件，對(duì)彎圓形、彎菱(ling)形和馬鞍形(xíng)線圈進行仿(páng)真㊙️，采用相同(tóng)線圈材料材(cái)質和相同用(yòng)料量，并🈲在相(xiang)🈲同勵磁電流(liu)、勵🈚磁頻率條(tiáo)件下，比較勵(lì)磁線圈産生(shēng)的㊙️工作磁場(chǎng)強度分布情(qing)況。
首先建立(li)仿真幾何模(mó)型，如圖5所示(shi)，爲彎圓形勵(lì)磁線🌈圈模型(xíng)，進⁉️行電特性(xing)、磁特性和邊(bian)界條件設置(zhi)，進行網格分(fèn)析劃分等步(bu)驟🍉，最後仿真(zhēn)可的磁場分(fèn)布情況，圖🤩6爲(wèi)磁力線分布(bù)，圖7爲磁感應(yīng)強🌍度分布。對(dui)于彎菱形和(hé)🏃🏻‍♂️馬鞍型線圈(quān)采用相🧑🏾‍🤝‍🧑🏼同步(bu)驟進行仿真(zhēn)模🛀🏻拟，如圖8所(suo)示，爲馬鞍型(xíng)勵♌磁線圈。


　　通過模拟(nǐ)結果可以直(zhí)觀得出相應(yīng)空間點和面(mian)的磁場大小(xiǎo)、磁場對稱情(qing)況，爲了更好(hǎo)比較不同幾(ji)何形态的磁(ci)場沿管中軸(zhou)線方向。管軸(zhóu)線方向和整(zhěng)個區域内🔴的(de)均勻度情況(kuàng)，設定ε1、ε2、ε33個均勻(yún)度參數，表達(da)式如下

　　仿真(zhēn)結果表明，三(san)種形狀勵磁(cí)線圈磁感應(ying)強度大小關(guan)系爲：馬鞍形(xing)最小、彎圓形(xing)最大。均勻度(dù)分析表🌐明，ε1：馬(mǎ)鞍形最小，彎(wan)菱形最大；ε2：馬(mǎ)鞍形最小，彎(wan)菱形最大；ε3：馬(mǎ)鞍❓形最小，彎(wān)菱形最大。因(yin)此，磁感應強(qiáng)度越大，電極(ji)收到的信号(hào)越😘大，所以彎(wan)圓形效果最(zuì)好；由于磁場(chǎng)均勻度越小(xiǎo)，表明越均勻(yún)，渦電流損耗(hao)和磁場邊緣(yuan)效應越小♍，爲(wei)此，馬鞍型勵(lì)磁線圈效果(guǒ)最好。
4艦船外(wài)殼鹽霧試驗(yan)及防護
　　艦船(chuan)用電磁流量(liàng)計 外殼材質(zhì)一般爲鑄鐵(tie)、鑄鋼和不鏽(xiu)鋼，海洋中鹽(yán)霧濃度高、海(hǎi)水飛沬多造(zào)成設備腐蝕(shi)嚴重，鹽霧直(zhi)接影響到設(shè)備的使用周(zhōu)期和可靠性(xìng)，因此，流量計(jì)外殼應進行(háng)鹽霧實驗，實(shí)驗方法主要(yao)有戶外暴露(lù)實驗和實驗(yàn)室鹽霧箱模(mo)拟兩種，使用(yòng)使用标準有(you)GB/T2423.17—2008《電工電子産(chan)品基本環境(jìng)試驗規程試(shi)驗Ka：鹽霧試驗(yàn)方㊙️法》和GB/T2423.18*2000《電工(gong)電子産品環(huan)境試驗💘第2部(bù)分：試驗試驗(yan)Kb：鹽霧，交變（氯(lǜ)化鈉溶🙇‍♀️液）》。
5結(jie)語
　　電磁流量(liàng)計由于其使(shi)用環境特殊(shū)，因此其防爆(bao)性⁉️能和勵磁(cí)系🔞統研究至(zhì)關重要，對于(yú)電磁流量計(ji)基本原理和(he)防爆❌電路設(shè)計進行詳細(xì)闡述，并對不(bu)同形狀線圈(quan)感應💋磁場模(mó)拟。

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