2019年第1期耳包
第54 ( 206期）(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
张玉龙
(海军驻哈尔滨地区舰船配套军事代表室，黑龙江哈尔滨150040)
摘要电磁流量计广泛应用于舰船、化工、石油、水泥、医药等领域，其具有结构简单、测量
范围大、精确度 优点，然而其使用场所环境恶劣，为了保证其 性能以及降低能耗，本文介
绍了电磁流量计设计基本原理、防爆电路设 舰船外壳盐 及防护方法，并磁线圈仿 真，该仿真可以作为励磁系 的模型！电磁流量计设计效率。 关键词电磁流量计；基本原理；电路设计；励磁线圈仿真
DOI ：10.3969/J. ISSN. 1008-7281.2019.01.12
中图分类号:T M357文献标识码:A文章编号=1008-7281 (2019)01-0040203
Design and Analysis of Intrinsically-Safe Explosion-Proof
Electromagnetic Flow-Meter
Zhang Yulong
%Naval Military Representative Office of Ships Supporting Stated in Harbin，Harbin
150040, China)
A b stra ct The electro m a gn eti c fl o w-m et e r i s w i d el y u se d i n s h i p，c h e m ica l，p etrole um，
ce m e nt，m e d ici ne a nd ot he r fiel ds.I t has t he a d va n ta ges o f sim ple str u ct u r e，lar ge m eas u rin g
ra nge a nd h ig h p recisio n，bu t it has t he d isa d va n ta ge of p o o r e n viro n m e n t co nd itio n.
gu ara n te e t he ex p losio n-p roo f p e rf orma n c e a nd re du c e e n er gy co n s um p tio n，t h i s p a per i n tr o du c es t he electro m a gn etic fl o w-m et e r i n as p ect s of t h e b asi c d esi gn p ri n c i ple，t he d esi gn m et h o d
o f ex p losio n-p roo f circ u i t，the salt s p r ay te s t o f s h i p s h ell a nd t h e p rotectiv e m et h o d. The exc i
tatio n coil i s s im u late d as a st udy m o d el o f excitatio n syste m.I t ca n i m p rov e d esi gn efficie n c y o f
t h e fl o w-m et er.
K ey w ords E lectro m a gn eti c flo w-m et er；b asi c p rinci jD le; d esi gn o f ex p losio n-p roo f ci r
c u it # sim u latio n o f excitatio n coi l
0引言
量计是测量 在一 过的体积或者质量的仪器，对于生产过 关键。随着快速发展，流量 类越来越多，比
电磁流量计、超 量计、量以及震动流量计，电磁流量计以其 的结构、可靠性高、精度优点，在生产和生 用比例占60%以上。然而，由于在舰船中其 处于潮湿、的使用 ，为此电磁流量计的 性能设 降低流量计电池耗能 成为 。
1电磁流量计设计基本原理
电磁流量计是通过利用法拉第电磁感应定律 设计，图1为电磁流量计结构示意图，管内为导电性，励磁线圈为闭合回路，依据麦克斯韦电磁 场理论，产生 磁场。
于 ，在磁场中产生的感应电动势U
式中，磁感应强度;£*长度;.一运动速度。
图2为 动方向、磁场方 感应电动势方向，符合右律，感电动势大小见
式（1)，于管 量V大小见式%2) V=f D2T%2)
磁流变阻尼器将式%2)中.求出，带入式％1)可得
%3)可知，管道尺寸确定，感应电动势U 与流量V成正比。
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2019年第1期(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE) 第54 ( 206期）
轧辊堆焊
图1电磁流量计结构示意图
2—
1—
励磁端口
电子级硝酸20R
n r
信号端口
图3电磁流量计电气部分[1]
为了无论电路在 状 是故障状态，使安端有定压性，如图4所示。合适二极管安全栅或者齐纳安全栅，若励磁信号是周期性双向电流，可以 TVS管。
2防爆电路设计图 4%电磁电 分[1]
依 放源存在部位、释放量、扩散情况和通风 ，场所可分为〇区、12
2区，对于矿用产品，可以用于〇区的产 类型只有 安全性，对于用于〇区的 电磁流量计，性能至关 。
安全型电气设备是指在 运行和规定的 下，所产生的 或者热效应均不能燃 性气 合物的电气设备[2]，安电路设 两方面考虑，一是 安 安部行隔离；二是能量限。
GB 3836.4—2010 求的隔离包括爬电距离、电气间隙和接地 求，比在GB 3836.4—2010表5中，依电压设计电气间隙、爬电距离以及 合适的CTI值绝缘材料。能量限制主要涉及到元件额定值选择，依据GB 3836.4— 2010，电分为电阻性电路、电感性电路和电容性 电路，图3所示。电磁流量 感器电气部分由连个线圈组成，包括电电感，依 GB 3836.4—2010图A1中，电磁流量 类型和电源电压，确定最 燃电流，比设计工作电压为18V的I I C类本安电路，点燃电流为0.66A，此外，要是电 虑安全系数，若
是安全系数为1.5，则最大电流应小于0.44A。根据 GB 3836.4—2010图A6，依据电压和电流，选择 合适电感值，对于18V、0.44A的电感电路，电感 设 在0.8mH以下。3励磁线圈仿真
电缆转接箱用C0MS0L仿真 ，圆形、弯菱形马鞍型线圈进行仿真，采用相同线圈材料材质 相同用料量，并在相同励磁电流、励磁频率条件 下，比较励磁线圈产生的 磁场强度分布 。
建立仿真几何模型，如图5所示，为圆形励磁线圈模型，进行电特性、磁特性和边界 -设置，进行网格分析划分等步骤，最后仿真可得磁 场分布 ，图6为磁力线分布，图7为磁感 、度分布。对于菱形和马鞍型线圈采用相同步骤 行仿真模拟，如图8所示，为马鞍型励磁线圈。
图6 C F面磁力线分布
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图7 C F 面磁
强度分布
图& 型励磁线 何模型
通过模拟结果可以 得出相应空 面
的磁场大小、磁场 ，为了 比较不同几何形态的磁场沿管中轴线方向、管轴线方 I 整区域内的均匀度 ，设 .、.2、.33 均匀度参数，表 下
.1:
_(/-B .)n (4)B ( 0,0,0).2
_(/• =0 _ B 0 =0.025 )(5)B T u
.3
(/-B )n a x m i n 7
(6)B t
仿真结果表明， 形状励磁线圈磁感 I 度大小关系为：马鞍形最小、弯圆形最大。均匀度 分析表明，.0 $马鞍形最小，弯菱形最大# .2 $马鞍 形最小，弯菱形最大;.3 ：马鞍形最小，弯菱形最
大。因此，磁感 度越大，电极收到的信号越大，所以弯圆形效果最好；由于磁场均匀度越小， 表明越均匀，涡电 磁场边缘效应越小，为此，马鞍型励磁线圈效果最好。
4
舰船外壳盐雾试验及防护
舰船用电磁流量计外壳材质一般为 、铸钢 锈钢，海洋中盐雾浓度高、海飞沬多造成设 ，盐是由于氯化物的 液滴悬于空气中形成的，盐 接 到设备的使用周 可靠性，因此，流量外 行盐 ：， 方法主要有户外暴露 盐雾箱模拟两种，使用标准有GB/T 2423. 17—2008 《电电子产品基 K (盐
方法》和GB/T 2423. 18*2000《电电子产
第2部分： Kb ：盐，交变(氯化钠溶液)》。
5结语
电磁流量 于其使用 殊，因此其防
性能 磁系 关 ，本文电磁流量计基本原理 电路设 行详细阐述，并
同形状线圈感应磁场进行了仿真模拟。
参考文献
[1] 团，李志宾.矿用 电磁流量计的励磁电路
设计[J ].电子世界，2013(02):112-113.[2] G B 3836.4*2010. 性环境第4部分：由本质安全型“i ”保护的设备[S ]. 1983.
作者简介： 龙男
1972年生；毕
空工
动 ％ 质与
作.
期：2018-08-12
(上接39页）
5结语
文分析了目前 变频器两种主要的
处理方式，并比较了它们的优。随着科 ：的进一步发展，通过不断的 ，在满足国家和行业相关标准的 求的前提下，一出成本更低，散效果更好的防爆处理方式。
参考文献
[1] GB 3836.1*2010爆炸性气体环境第1部分：通用 求.
[2] GB 3836. 2*2010爆炸性气体环境第2部分：由隔
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夕卜壳“=”保护的设备.[3 ] GB/T 3836.5*2017爆炸性气体环境第5部分：由压外壳“P ”保的设备.[4 ]靳明聪，陈.热管及热管换热器['].重庆：重 庆大 ，2004.[5]
，倪文静，王晓静.防爆变频功率元件的散热设
arm7开发板.
，2007，26(2).[6]
平，刘守祥.应用热管技术改善交流变频电动
机的散热性能.机
与应用，2005，18 (1).
作者简介：杨伟林男1981年生；毕业于武汉工业学 院电
及其自动化
％
电
作.
收稿日期=2018-09-27
2019 1
第54卷（ 206期）
(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE
)
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