[摘要]電磁流量計以其優(yōu)良的性能廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但是由于其原理特性，尤其是勵磁電流的存在，限制了其在煤礦、選礦等安全要求較高場所的應(yīng)用。本文介紹一種礦用防爆電磁流量計的本質(zhì)安全勵磁電路.
1.引言
　　在測流儀表行業(yè)，電磁流量計具有精度高、穩(wěn)定性好、量程比寬、無壓損等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。然而，由于煤礦安全性的特殊要求，目前可用于煤礦井下的電磁流量計在國內(nèi)尚屬空白。
2.電磁流量計工作原理
　　電磁流量計根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律工作，測量管內(nèi)無阻流部件，用于測量單相或多相導(dǎo)電流體流量。當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場中運動時，將在流體兩側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其大小與流速成正比，據(jù)此可測流量值，如圖1所示。

據(jù)電磁感應(yīng)定律:導(dǎo)電流體在磁場中切割磁力線時，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小為:
U=BDV:
B一磁場密度(T)
D一管徑(m)
V一流速(m/s)
流體流量為:
Q=3600XVxSm/h
式中:S一管道截面積(m°)
則:
Q=3600XUXS/(BD)m%/h
　　其中B、D、S為常量，流量與感應(yīng)電動.勢U成正比關(guān)系，因此，測得感應(yīng)電動勢U,即可得到流體流量。
　　由此可見，電磁流量計正常運行需要有穩(wěn)定的磁場，而磁場正是靠傳感器線圈內(nèi)的勵磁電流來產(chǎn)生的。勵磁線圈如圖2所示。

　　一對線圈對稱安裝在傳感器正對的兩側(cè)，以產(chǎn)生均勻的磁場，傳感器剖面圖如圖3所示

3.礦用儀表的安全性要求
　　對于礦用電氣產(chǎn)品，其防爆安全性至關(guān)重要。目前，我國防爆電氣產(chǎn)品的類型主要以隔爆型和本質(zhì)安全型為主;并且只有本安.設(shè)備能夠用在0區(qū)危險場所[]。礦用本質(zhì)安全型產(chǎn)品要做本質(zhì)安全性能檢驗，其中本安火花試驗是最重要的檢驗項目之一。當(dāng)電路發(fā)生通斷時，會以火花形式釋放能量。能量大于某一臨界值時，便會點燃爆炸性氣體混合物，從而引發(fā)爆炸。本安設(shè)計就是要控制電路產(chǎn)生的電火花能量，從而實現(xiàn)電路的本質(zhì)安全。本質(zhì)安全電路要求在正常工作和故障狀態(tài)下都必須是安全的，所產(chǎn)生的電火花均不足以點燃周圍環(huán)境中的爆炸性混合氣體。
4.電磁流量計本安勵磁電路
　　電磁流量計傳感器勵磁電流是產(chǎn)生電火花的危險源，電磁流量計要用于井下，首先得勵磁電路達到本質(zhì)安全要求。
　　電磁流量計傳感器電氣部分由2個線圈組成，如圖4.

　　其電參數(shù)主要是電阻和電感，電阻值為40-600(兩線圈串聯(lián))，電感量為100-300mH，其中電感量是危險源所在。當(dāng)電流.流過電感線圈時，在線圈內(nèi)部會產(chǎn)生磁場，磁場貯存能量，當(dāng)電路斷開時，儲存在線圈中的能量就會以火花的形式釋放出來，應(yīng)此必須吸收或泄放線圈的貯能才能達到本安的要求。
　　在線圈兩端并聯(lián)緒流支路，以泄放線圈儲存的磁場能，降低通斷時的電火花能量。如圖5所示。

　　在正常狀態(tài)，它不影響電路工作，當(dāng)電路斷開時，它與線圈組成泄放回路，將電壓鉗位在二極管正向?qū)�通壓�?0.7V左右)但是，簡單的緒流二極管只適用于直流電路，即單向電流情況。為了避免電極極化現(xiàn)象和消除市電噪聲干擾，電磁流量計需采用.低頻矩形波勵磁，因此勵磁信號是周期性雙向電流，如圖6所示。

　　因此，傳統(tǒng)的普通二極管無法滿足應(yīng)用。
　　這里，采用一種新型的瞬態(tài)電壓抑制器(TransientVo1tageSuppressor)，簡稱TVS管。TVS管是在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型電子元件，當(dāng)TVS管兩端產(chǎn)生瞬間的高壓沖擊時，它能以極高的速度(最高達1/101秒)驟然降低阻抗為導(dǎo)通狀態(tài)，吸收電流，泄放能量。它的特點是:響應(yīng)速度快(ps級)、鉗位精準(0.1V)、泄放能里強(幾A到幾百，最重要的一點，它可以實現(xiàn)雙向鉗位泄放，滿足我們雙向勵磁的要求，不影響電磁流量計正常工作并起到抑制火花作用。如圖7所示。

　　在激磁電流是125mA，線圈電阻為452.情況下，線圈工作電壓為5.625V，選用6.8V雙向TVS管P6KE6.8CA做泄放回路，其反應(yīng)速度快，開關(guān)延遲約為lps，鉗位正確有效抑制了能量外泄.
完整的勵磁電流邏輯電路如圖8所示。

　　此電路通過了國家安全生產(chǎn)礦用設(shè)備檢測檢驗中心防爆站并聯(lián)、串聯(lián)、短路、斷路等安全實驗測試，達到本質(zhì)安全標準。
5.結(jié)束語
　　防爆電磁流量計在本安電路設(shè)計中應(yīng)用電容或電感等貯能器件時，在滿足電路正常功能的情況.下，提供有效的保護措施，限制能量輸出并提供能量泄放回路，以降低發(fā)生短路、斷路時的電火花能量，從而達到本質(zhì)安全。

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