[摘要] 電磁(cí)流量計 以其(qi)優良的性能(neng)廣泛應用于(yú)各行各業，但(dan)是由于其原(yuán)理特性🤩，尤其(qí)是勵磁電流(liu)的存在，限制(zhì)了其在煤礦(kuàng)、選礦☀️等安♊全(quan)要求較高場(chang)所的應用。本(ben)文介紹一種(zhong)礦用防爆電(diàn)磁流量計 的(de)本質安全勵(lì)磁電路.
1.引言(yan)
　　在測流儀表(biao)行業，電磁流(liu)量計具有精(jīng)度高、穩定性(xing)🔆好、量程❌比✊寬(kuan)⭕、無壓損等優(you)點，廣泛應用(yòng)于石油、化工(gōng)、冶金、電力、給(gei)排水等領域(yu)。然而，由于煤(méi)礦安全性的(de)特殊要🔆求，目(mù)前可用于煤(méi)礦井下的電(diàn)磁流量計在(zài)國内尚屬空(kōng)白。
2.電磁流量(liàng)計工作原理(lǐ)
　　電磁流量計(ji)根據法拉第(dì)電磁感應定(dìng)律工作，測量(liang)🌈管内無阻流(liu)部件，用于測(ce)量單相或多(duō)相導電流體(tǐ)流量。當導電(diàn)流體在磁場(chang)中運動時，将(jiang)在流體兩側(cè)産生感應電(dian)勢，其大小與(yǔ)流速成正比(bǐ)，據此可測流(liu)量值，如圖1所(suǒ)示。

據電(diàn)磁感應定律(lǜ):導電流體在(zài)磁場中切割(ge)磁力線時，産(chǎn)生感應電動(dòng)勢的大小爲(wèi):
U=BDV:
B一磁場密度(dù)(T)
D一管徑(m)
V一流(liú)速(m/s)
流體流量(liàng)爲:
Q=3600XVxSm/h
式中:S一管(guan)道截面積(m°)
則(zé):
Q=3600XUXS/(BD)m%/h
　　其中B、D、S爲常量(liang)，流量與感應(yīng)電動.勢U成正(zheng)比關系，因此(ci)，測得感⛱️應電(diàn)動勢U,即可得(dé)到流體流量(liang)。
　　由此可見，電(dian)磁流量計正(zheng)常運行需要(yao)有穩定的磁(ci)場，而磁場正(zheng)是靠傳感器(qì)線圈内的勵(lì)磁電流來産(chan)生的。勵磁線(xiàn)圈如圖2所示(shi)。

　　一對(dui)線圈對稱安(an)裝在傳感器(qi)正對的兩側(ce)，以産生✂️均勻(yún)的磁🔅場，傳感(gǎn)器剖面圖如(rú)圖3所示

3.礦用儀表(biao)的安全性要(yào)求
　　對于礦用(yong)電氣産品，其(qí)防爆安全性(xìng)至關重要。目(mu)前，我👅國防爆(bao)電氣産品的(de)類型主要以(yi)隔爆型和本(běn)質安全型爲(wèi)主;并且隻有(you)本安.設備能(neng)夠用在0區危(wei)險場所[]。礦用(yong)本質安全型(xing)産品要☂️做本(ben)質安全性能(néng)檢驗，其中本(ben)安火花試驗(yan)是最重要的(de)檢驗項目之(zhi)一。當電路發(fā)生通斷時，會(hui)以火花形式(shi)釋放能量。能(néng)量大于某一(yī)臨界值時，便(biàn)會點燃爆炸(zha)性氣體混合(he)物，從而引發(fa)爆炸。本安設(shè)計就是要控(kòng)制電路産生(sheng)的電火花能(neng)量，從而實現(xian)電路的本質(zhi)安全💞。本質安(an)全電路要求(qiú)🌍在正常工作(zuo)和故障狀态(tài)下都必須是(shi)安全的，所産(chǎn)生的電火花(hua)均不足以點(diǎn)燃周🐆圍環境(jing)中的爆炸性(xing)混合氣體。
4.電(dian)磁流量計本(ben)安勵磁電路(lù)
　　電磁流量計(jì)傳感器勵磁(cí)電流是産生(sheng)電火花的危(wei)險源，電磁流(liu)量計要用于(yu)井下，首先得(dé)勵磁電路達(da)到本質安全(quán)要求。
　　電磁流(liú)量計傳感器(qi)電氣部分由(yóu)2個線圈組成(cheng)，如圖4.

　　其電參數(shù)主要是電阻(zǔ)和電感，電阻(zu)值爲40-600(兩線圈(quān)串💃🏻聯)，電感量(liàng)爲100-300mH，其中電感(gan)量是危險源(yuan)所在。當電流(liu).流過電感線(xian)圈時，在線❓圈(quān)内🔅部會産生(sheng)磁場，磁場貯(zhù)存能量，當電(dian)路斷開時，儲(chu)存在線圈中(zhong)的能量就會(hui)以火花的形(xíng)式釋放出來(lai)，應此必🐕須吸(xi)收或洩放線(xian)圈🌂的貯能才(cai)能達到本安(ān)的要求。
　　在線(xiàn)圈兩端并聯(lian)緒流支路，以(yǐ)洩放線圈儲(chǔ)存的磁場🧑🏾‍🤝‍🧑🏼能(néng)，降低💯通斷時(shí)的電火花能(néng)量。如圖5所示(shì)。

　　在正常狀态(tai)，它不影響電(dian)路工作，當電(dian)路斷開時，它(tā)與線圈組💛成(cheng)洩放回路，将(jiang)電壓鉗位在(zài)二極管正向(xiàng)導通壓降(0.7V左(zuo)右)但是，簡單(dān)的緒流二極(ji)管隻适用于(yu)直流電路，即(jí)單向電流情(qíng)況。爲了避免(mian)電極極化現(xiàn)象和消除市(shì)電噪聲幹擾(rao)，電磁流量計(jì)需采用.低頻(pin)☁️矩形波勵磁(cí)，因此勵磁信(xìn)号是周期性(xìng)雙向電流，如(rú)✊圖6所示。

　　因此(ci)，傳統的普通(tōng)二極管無法(fǎ)滿足應用。
　　這(zhè)裏，采用一種(zhǒng)新型的瞬态(tai)電壓抑制器(qi)(TransientVo1tageSuppressor)，簡稱TVS管。TVS管是(shi)在穩壓管工(gōng)藝基礎上發(fā)展起來的一(yi)種新型電子(zi)元🔞件，當TVS管兩(liang)端産生瞬間(jian)的高壓沖擊(jī)時，它能以極(ji)高的速度(最(zui)高達1/101秒)驟然(rán)降低阻抗爲(wei)導通狀态，吸(xī)收電流‼️，洩放(fang)能量。它的特(tè)點是:響應速(sù)度快(ps級)、鉗位(wei)精準(0.1V)、洩放能(néng)裏強(幾A到幾(ji)百，最重要的(de)一點，它可以(yi)實現雙向鉗(qian)位洩放，滿足(zú)我🙇🏻們雙向勵(lì)磁的要求，不(bú)影響電磁流(liu)量計正常工(gōng)作并起到抑(yì)制火花作🔱用(yòng)。如圖7所示。

　　在(zài)激磁電流是(shì)125mA，線圈電阻爲(wei)452.情況下，線圈(quan)工作電壓⛱️爲(wèi)5.625V，選用6.8V雙向🐆TVS管(guan)P6KE6.8CA做洩放回路(lu)，其反應速度(du)快，開關延遲(chi)約爲lps，鉗位正(zheng)确有📧效抑制(zhi)了能量外洩(xie).
完整的勵磁(cí)電流邏輯電(dian)路如圖8所示(shi)。

　　此電路通過(guò)了國家安全(quán)生産礦用設(shè)備檢測檢驗(yàn)中心防爆站(zhàn)📧并聯、串聯、短(duǎn)路、斷路等安(an)全實驗測試(shì)，達到👌本質安(ān)全🏒标準。
5.結束(shu)語
　　防爆電磁(ci)流量計在本(ben)安電路設計(jì)中應用電容(róng)或電感等貯(zhù)能器件時，在(zai)滿足電路正(zhèng)常功能的情(qíng)況.下，提供有(you)🤩效的🤞保護措(cuò)施，限制能量(liàng)輸出并提供(gòng)能量洩放回(huí)路，以降低發(fa)生短路、斷路(lù)時的電火花(huā)能量，從而達(dá)🔞到本質安全(quan)。

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