电解槽进槽物料流量是离子膜电解装置重要的联锁监控点，对电解槽的安全稳定运行有着重要的意义，而电解液流量的测量一般情况下都采用电磁流量计。笔者通过分析电磁流量计会出现的典型故障，对电解槽进槽物料流量计的选型和维护提出一些建议。

 

1 电磁流量计的原理和特点

电磁流量计的测量原理基于法拉第电磁感应定律: 导电液体在磁场中切割磁力线运动时，导体中产生感应电势，其感应电势 E = KBVD，其中 K为仪表系数，B 为磁感应强度，V 为介质流速，D为管道内径。测量流量时，导电性液体以速度 V流过垂直于流动方向的磁场，导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的感应电压，电压信号通过两个或两个以上与介质接触的电极检测，并通过电缆送至转换器进行处理，实现流体的瞬时流量测量。

电磁流量计由传感器和转换器两部分组成。传感器主要由测量管组件、励磁系统、电极及抗干扰调整系统等组成。转换器将测量到的电动势经过信号处理单元放大、整形、AD 转换后显示或输出。根据传感器和转换器之间的连接方式，电磁流量计可以分为一体式和分体式。

 

电磁流量计适用于测量导电性介质的体积流量，要求介质满管无气泡，并带有一定距离的直管段。电磁流量计的测量原理决定了介质必须具有导电性，这样流通的介质才能切割励磁电极产生的磁感线从而产生感应电势。如果介质不满管或者有气泡，会导致励磁磁场的偏差和波动，测量数据不准确。而直管段则是为了进一步消除气泡。电极是励磁磁场的发生体，也是接触介质的部分，根据不同介质的化学性质可选用不同的金属材料。例如测量碱液可以采用 316L 或 NI 电极，测量盐酸可以采用钽材，而电解槽阳极液含有游离氯，一般采用钛材电极。接地环是通过接地电极直接与介质接触，再通过接地环与仪表法兰接地，以达到与地等电位，消除干扰的目的。一般金属管道可以不配接地环，将流量计的法兰和管道连接起来然后再接地。

 

2 影响电磁流量计测量的因素

周边的磁场影响。通过 16kA 以上的强直流电流的电解槽会产生一个强磁场，磁场会使电磁流量计的电磁线路受到干扰，仪表不能正常工作，输出信号波动。

 

漏电流( 也叫杂散电流) 的影响。电磁流量计的检测电压在几毫伏，这个电压是由流体的流动感应产生的，电解槽阴极阳极液本身就是导电液体，通过电解槽后会带有电流影响到电磁流量计，当漏电流通过电磁流量计的电极和接地环时，就会产生一个大电流，一旦漏电流值超过电磁流量计所允许的噪声电平，就会造成放大器过载，引起测量误差，因此要在工艺管道上加装接地线进行接地处理。

 

接地电动势的影响。电解槽的漏电流对地会产生一个电动势，会影响电磁流量计的计量，由于电解装置的电动势不稳定，因此要求电磁流量计的接地良好，接地电阻控制在 4Ω以下。工艺状况的影响。工艺配管按要求施工，影响电磁流量计测量准确度还有一个条件就是要有足够长的直管段，确保流体在经过流量计时流速稳定，泵运行状况良好，不得有气蚀情况，不能在管路内存在大量的气泡，小气泡不影响测量，但气泡增大会造成仪表信号的波动，测量信号失真。

 

3 故障分析实例

笔者所在公司电解槽采用日本旭化成离子膜电解槽装置，一期装置年产 20 万吨，流量计采用国内一线品牌电磁流量计。2009 年 5 月投产至

今，一直运行稳定，偶尔出现进槽物料流量计波动的情况。2017 年 8 月新增 11# 、12# 两台电解槽。新增的年产 5 万吨电解装置在开车调试过程中，气动调节阀手动控制，但阴极液流量计 FI232一直存在较大的测量数据波动，根本无法判断当前进料流量。现场调整了仪表滤波系数并检查增加接地线都未起到作用，**后厂家售后人员更换了一台增加了抗电磁干扰模块的分体式转换器，将转换器安装在距离管道 1m 处。经过处理后，流量测量才恢复稳定。结合使用了近十年的年产20 万吨装置阴极液流量计都采用的是分体式结构的现状，可以判断由于受到电解槽强电流磁场和管道内部介质漏电流影响，电磁流量计无法正常测量，在增加了抗电磁干扰模块后，对干扰进行屏蔽处理，测量恢复正常。

 

原装置中有几台电槽阳极液流量计 FI231 也出现过流量波动，测量流量超低限导致电槽联锁停车的情况，这些情况在装置投运以来陆续出现过几次，但在 2017 年下半年出现次数较多。早期采取的措施是检查紧固流量计仪表接线和仪表参数，也对仪表外部进行了接地处理。针对频繁出现的问题，分析原因有两个，一是电磁流量计处于强磁场和高温场所工作了近十年，电子元器件出现老化造成信号处理能力上的削弱，无法较好地抵抗磁场干扰从而引起了信号波动; 二是仪表接地处理不到位，接地电阻不合格，从电槽实际考虑，不仅要对仪表传感器和转换器都进行接地，还要将四氟垫片和 PVDF 隔膜阀等不导电的设备两边法兰连接在一起，形成等电位一同接地。另外

 

还要严格控制接地电阻。

新增年产 5 万吨装置中的 L 槽在投运后几个月内阳极液电磁流量计 FI231 频繁出现流量突变为零的情况，持续时间从几秒到几分钟不等，对电解槽安全稳定运行造成很大影响。结合以往经验，采取的措施包括按规范接地和更换为同品牌分体式流量计，但是故障还是时有发生。考虑到电解槽下部安装空间不多，流量计前后阀门都缩径处理，前后直管段不符合电磁流量计安装规范要求，这样可能会导致管道内部存在旋涡或者气泡，但是电解槽装置进槽物料采用的是高处自流的方式，加上同为年产 5 万吨装置的另外一台电槽没有发生类似情况，故可以排除工艺管道内流体中含有大量气泡的情况。在经过不断调试后，听取了同行意见，**终更换了其他品牌双频励磁分体式电磁流量计，并加装了抗电磁干扰装置，再没有出现流量突变的情况。

 

4 选型与维护

根据上文的故障分析，笔者给出以下建议:

a． 流量计选用带接地电极的三电极形式，非金属管道一定要有接地环。电极材料根据工艺介质确定，接地环材料应与电极一致。

b． 流量计应选用双频励磁分体式电磁流量计，并加装抗电磁干扰装置。

c． 流量计的安装应该符合安装规范，前后直管段符合要求。一般为前 10DN 后 5DN( DN 为管道公称通径) 。

d． 流量计应该可靠接地，接地电阻符合要求( 小于 100Ω) ，传感器、转换器、工艺管道等电位连接。

e． 定期检查流量计的运行情况和接地电阻。

 

5 结束语

电磁流量计相对于其他类型的流量计有着稳定、精确等诸多优点，但是其缺点也是比较明显。在电解槽装置电解液的流量测量中，恰恰存在着较大的电磁干扰。但在使用电磁流量计时，只要按照规范去做好电磁流量计的安装调试，在选型和维护上多下功夫，就能做到扬长避短，保障流量计和离子膜电解装置的安全、稳定运行。