摘要： 防(fáng)爆電磁(cí)流量計(ji) 廣泛應(yīng)用于艦(jiàn)船、化工(gong)、石油、水(shui)泥、醫藥(yao)等領域(yu)，其具有(yǒu)☀️結構簡(jian)單‼️、測量(liang)範圍大(dà)、精度優(yōu)點，然而(er)其使用(yòng)場所環(huan)境惡劣(lie)，爲❄️了保(bǎo)證其☁️性(xìng)能以及(ji)降低能(néng)耗,介紹(shào)了電磁(cí)流量計(jì)設計基(ji)本原理(li)、防爆電(dian)路設艦(jian)船外殼(ke)鹽及防(fáng)護方法(fǎ)，并磁線(xiàn)圈仿真(zhēn)，該仿真(zhen)可以作(zuò)爲勵磁(cí)系的模(mo)型！電磁(ci)流量計(jì)設計效(xiào)率。
0引言(yán)
　　流量計(ji)是測量(liang)流體在(zài)一段時(shi)間過的(de)體積或(huo)者質量(liàng)的儀器(qi)，對于生(shēng)産過程(cheng)非常關(guan)鍵。随着(zhe)技術快(kuài)速發展(zhan)✊，流量計(ji)類越來(lái)越多❤️，比(bǐ)如電磁(cí)流量計(jì)、 超聲波(bo)量計 、熱(rè)式流量(liàng)計以及(jí)震動流(liu)量計等(děng)，電磁流(liú)量計以(yi)其簡單(dān)的🤩結構(gou)、可靠性(xing)高、精度(du)高等優(yōu)點，在生(sheng)産和生(sheng)㊙️活用比(bǐ)例占60%以(yi)上。然而(ér)，由💞于在(zai)艦船中(zhōng)其經常(cháng)處于潮(cháo)濕、腐蝕(shi)的使用(yong)環境，爲(wèi)此電💋磁(ci)流量計(jì)的防爆(bao)性能設(shè)計降低(dī)流量計(ji)電池耗(hào)能🌈成爲(wei)熱點。
1電(diàn)磁流量(liang)計設計(ji)基本原(yuán)理
　　電磁(ci)流量計(jì)是通過(guo)利用法(fa)拉第電(dian)磁感應(ying)定律設(she)計，圖1爲(wei)電磁流(liu)量計結(jie)構示意(yi)圖，管内(nèi)爲導電(diàn)性，勵🐅磁(ci)線圈爲(wei)閉合回(hui)路🔅，依據(jù)麥克斯(si)韋電磁(cí)場理論(lùn)，産生工(gong)作⁉️磁場(chǎng)。
對于直(zhi)導體，在(zài)磁場中(zhong)産生的(de)感應電(dian)動勢E

式(shi)中，B--磁感(gan)應強度(dù);D一導體(ti)長度;.V一(yi)運動速(sù)度。
　　圖2爲(wei)流體流(liu)動方向(xiàng)、磁場方(fang)向和感(gan)應電動(dòng)勢方向(xiàng)，符合右(yòu)手規㊙️律(lü)，感電動(dong)勢大小(xiǎo)見式（1)，對(duì)于管道(dào)内流♻️體(tǐ)流量Q大(da)小見📧式(shì)(2)

将式(2)中(zhong)V求出，帶(dài)入式(1)可(ke)得

由式(shì)(3)可知，管(guan)道尺寸(cùn)确定，感(gǎn)應電動(dong)勢E與流(liu)量Q成正(zhèng)🐇比。


2防爆電(dian)路設計(ji)
　　依據釋(shi)放源存(cún)在部位(wèi)、釋放數(shù)量、擴散(san)情況和(he)通風情(qing)況等條(tiáo)件，爆炸(zhà)場所可(ke)分爲0區(qu)、1區和2區(qū)，對于礦(kuang)用産品(pin)，可以🈲用(yòng)于0區、1區(qū)🛀和2區🛀，對(duì)于礦用(yòng)産品，可(ke)以用于(yú)✉️0區的産(chan)品防爆(bào)類型隻(zhi)有本質(zhì)安全性(xìng)，對于用(yong)于0區的(de)防爆電(dian)磁流量(liàng)計 ，防爆(bao)性能至(zhi)關重要(yao)。
　　本質安(an)全型電(dian)氣設備(bei)是指在(zai)正常運(yùn)行和規(gui)定的故(gù)障條件(jian)📞下，所産(chan)生的火(huǒ)花或者(zhe)熱效應(yīng)均不能(néng)點燃爆(bao)炸性氣(qì)體♋合物(wù)的電氣(qì)設備[2]，本(ben)安電路(lù)設計時(shi)要從兩(liang)方面考(kǎo)慮，一是(shì)對本案(an)和非本(běn)案部件(jian)進行隔(gé)離；二是(shi)能量限(xian)制㊙️。
　　GB3836.4—2010求的(de)隔離包(bao)括爬電(dian)距離、電(dian)氣間隙(xi)和接地(di)等要求(qiú)⭐，比在GB3836.4—2010表(biǎo)✌️5中🚩，依據(ju)電壓值(zhi)來設計(ji)電氣間(jian)隙、爬電(diàn)距離以(yi)及合适(shì)的CTI值絕(jué)緣材料(liào)。能量限(xiàn)制主要(yao)涉及到(dào)元🥵件額(e)定☀️值選(xuan)擇，依據(ju)GB3836.4—2010，電分爲(wei)電阻性(xìng)電路、電(diàn)感性電(diàn)路和電(dian)容性電(diàn)路，圖3所(suǒ)示。電磁(ci)流量計(jì)感器電(diàn)氣部🌏分(fèn)由連個(ge)線圈組(zu)成，包括(kuo)電阻和(he)電感，依(yi)據GB3836.4—2010圖A1中(zhong)，根據電(dian)磁流量(liàng)計防爆(bào)類型和(hé)電☂️源電(diàn)壓，确定(ding)最小點(diǎn)燃電流(liu)，比如設(she)計工作(zuò)電壓爲(wei)18V的IIC類本(ben)安電路(lù)，點燃電(diàn)流爲0.66A，此(cǐ)外，要是(shì)電路慮(lǜ)安全系(xì)數，若是(shì)安全系(xi)數爲1.5,則(ze)最大電(dian)流應小(xiao)于0.44A。根據(ju)GB3836.4—2010圖🤟A6,依據(jù)電壓和(he)電流，選(xuan)🈲擇合适(shi)電感值(zhi)，對☀️于18V、0.44A的(de)電✔️感電(dian)路，電感(gǎn)設計應(yīng)在0.8mH以🛀🏻下(xia)。

　　爲了(le)無論電(diàn)路在正(zheng)常工作(zuo)狀态還(hái)是故障(zhang)狀态，使(shǐ)安端有(you)定壓和(hé)定流輸(shū)出特性(xing)，如圖4所(suo)示。選擇(zé)合适二(er)極管安(an)全栅或(huò)者齊納(na)安全栅(shān)，若勵磁(ci)信号是(shi)周♈期性(xìng)雙向電(dian)流，可以(yi)選擇TVS管(guan)。

3勵(li)磁線圈(quān)仿真
　　利(li)用COMSOL仿真(zhen)軟件，對(dui)彎圓形(xing)、彎菱形(xíng)和馬鞍(ān)形線圈(quan)進行♊仿(páng)❤️真👉，采用(yong)相同線(xiàn)圈材料(liào)材質和(he)相同用(yòng)料量，并(bing)在相🌐同(tóng)勵👈磁電(dian)流、勵磁(cí)頻🚶‍♀️率條(tiáo)件下，比(bǐ)較勵磁(ci)線圈産(chan)生的工(gong)作磁場(chang)強度分(fèn)布情🐅況(kuàng)。
首先建(jian)立仿真(zhen)幾何模(mó)型，如圖(tu)5所示，爲(wèi)彎圓形(xing)勵磁❓線(xiàn)圈模型(xing)，進❓行電(diàn)特性、磁(ci)特性和(hé)邊界條(tiao)件設置(zhi)，進行網(wang)🔞格分析(xī)劃分等(děng)步驟🚩，最(zuì)後仿真(zhen)可的磁(ci)場分布(bù)情況，圖(tú)6爲磁力(li)線分布(bù)，圖7爲磁(cí)感應強(qiang)度分布(bù)。對于⛷️彎(wan)菱形和(hé)馬鞍型(xíng)線圈采(cai)用相同(tóng)步驟進(jìn)⭐行仿真(zhen)模拟，如(ru)圖8所示(shi)，爲馬鞍(an)型勵磁(ci)線圈。


　　通過(guò)模拟結(jie)果可以(yi)直觀得(de)出相應(ying)空間點(dian)和面的(de)磁場大(da)小、磁場(chang)對稱情(qing)況，爲了(le)更好比(bǐ)較不同(tóng)幾何形(xíng)态的磁(cí)場沿管(guǎn)中軸線(xiàn)方向。管(guan)軸線方(fāng)向和整(zheng)個區域(yù)内的均(jun)勻💛度情(qíng)況，設定(dìng)ε1、ε2、ε33個均勻(yun)度參數(shu)，表達式(shi)⛱️如下

　　仿(pang)真結果(guo)表明，三(san)種形狀(zhuang)勵磁線(xian)圈磁感(gǎn)應強度(dù)大🏃🏻小關(guan)🎯系爲🌈：馬(mǎ)鞍形最(zui)小、彎圓(yuán)形最大(da)。均勻度(du)分析表(biǎo)🤩明，ε1：馬鞍(ān)形最小(xiao)，彎菱形(xing)最大；ε2：馬(mǎ)鞍形最(zuì)小，彎菱(ling)形最大(dà)；ε3：馬鞍形(xíng)最小，彎(wan)菱形📐最(zui)大。因此(cǐ)，磁感⚽應(ying)強度越(yue)大，電極(ji)收到的(de)信号越(yue)大，所以(yǐ)彎圓形(xíng)效果❗最(zuì)好；由于(yu)🌐磁場均(jun1)勻度越(yue)小，表明(ming)越均勻(yun)，渦電流(liu)㊙️損耗和(he)磁場邊(biān)緣效應(ying)越小💜，爲(wèi)此，馬鞍(ān)型勵磁(cí)線圈效(xiào)果最好(hao)。
4艦船外(wài)殼鹽霧(wù)試驗及(jí)防護
　　艦(jiàn)船用電(diàn)磁流量(liàng)計 外殼(ké)材質一(yi)般爲鑄(zhù)鐵、鑄鋼(gang)和不鏽(xiu)鋼，海洋(yáng)中鹽霧(wù)⭐濃度高(gāo)、海水🌐飛(fēi)沬多造(zao)成設備(bèi)腐蝕嚴(yan)重，鹽霧(wù)直接影(ying)響到設(she)備的🌏使(shi)用周期(qi)和可靠(kao)性，因此(ci)，流量計(ji)外殼應(ying)進行鹽(yan)霧實驗(yàn)，實🈲驗方(fang)法主要(yao)有戶外(wai)暴露實(shí)驗和實(shí)驗❌室鹽(yan)霧箱模(mo)拟兩種(zhǒng)❗，使用使(shi)用标準(zhǔn)有GB/T2423.17—2008《電♉工(gong)電子産(chǎn)品基本(běn)環境試(shi)⛱️驗規程(chéng)試驗Ka：鹽(yán)霧試驗(yan)方法》和(hé)GB/T2423.18*2000《電工電(dian)子👣産品(pin)環境試(shi)驗第2部(bù)分：試驗(yàn)試驗Kb：鹽(yán)霧，交變(bian)（氯化鈉(na)溶液）》。
5結(jié)語
　　電磁(cí)流量計(jì)由于其(qi)使用環(huan)境特殊(shū)，因此其(qí)防爆性(xing)能和勵(lì)⛱️磁系🛀統(tǒng)研究至(zhì)關重要(yào)，對于電(dian)磁流量(liang)計基本(ben)原理和(he)防爆電(dian)路🧑🏽‍🤝‍🧑🏻設計(ji)進行詳(xiang)細闡述(shu)，并對不(bu)同形狀(zhuàng)線🔱圈感(gǎn)應磁場(chang)模拟。

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