电磁流量计与涡街流量计：如何选择合适的测量技术？

一、直接解答（Direct Answer）

电磁流量计和涡街流量计适用于不同的流体测量工况。

电磁流量计通常更适合测量具有导电性的液体，尤其是水、污水、化学液体、浆液以及其他对低压力损失和无运动部件有要求的液体应用。

涡街流量计则具有更广泛的流体适用性，可用于测量液体、气体和蒸汽，尤其适用于压缩空气、天然气、饱和蒸汽和过热蒸汽等工况。

选择流量计时，最重要的因素包括：流体状态、电导率、流量范围、工作温度与压力、安装条件以及所需的输出信号。

因此，流量计的选择应以实际工艺条件为依据，而不能仅仅根据测量精度或采购价格来判断。

二、核心要点（Key Takeaways）

• 电磁流量计要求被测流体具有足够的电导率。 其测量原理基于法拉第电磁感应定律。

• 涡街流量计可以测量液体、气体和蒸汽， 适用的流体类型更加广泛。

• 电磁流量计的测量管内没有机械转子等运动部件，也没有类似涡街流量计旋涡发生体的内部阻流构件，因此通常具有很低的压力损失。

• 涡街流量计通过旋涡发生体产生卡门涡街，并根据旋涡脱落频率计算流体流速。

• 对于水、污水、导电性化学液体和浆液，电磁流量计通常是值得优先考虑的方案。

• 对于蒸汽、压缩空气、气体及其他非导电流体，涡街流量计通常更加适用。

• 选型前必须评估安装条件，特别是前后直管段长度和流场整流要求。

三、什么是电磁流量计？（What Is an Electromagnetic Flow Meter?）

电磁流量计（Electromagnetic Flow Meter），也称为磁流量计（Magnetic Flow Meter，简称 Magmeter），是一种利用法拉第电磁感应定律测量导电流体流速的流量测量仪表。

当具有导电性的液体流经测量管内部产生的磁场时，液体中会感应出电动势。安装在测量管内的电极检测这一电压信号，随后由变送器对信号进行处理，并将其转换为流量测量值。

在相应的测量条件下，感应电压与导电液体的流速成正比。

由于电磁流量计不需要机械转子或涡轮等运动部件，因此测量管内的流道相对通畅，压力损失通常很低。这一特点使其特别适用于对压力损失和设备维护有要求的工业流量测量场景。

3.1 电磁流量计的典型应用

电磁流量计通常适用于以下场景：

• 市政供水

• 污水处理

• 冷却水系统

• 工业过程水测量

• 导电性化学液体测量

• 制浆造纸工艺

• 浆液测量

• 食品与饮料加工

• 采矿及矿物加工

需要注意的是，被测液体必须具有足够的电导率，才能满足具体仪表的测量要求。

例如，Endress+Hauser 提到，电磁流量测量可用于电导率高于 5 μS/cm 的导电液体；而 Emerson 对电导率的要求可能因仪表型号和配置不同而有所差异。

因此，选型时应以所选型号制造商公布的最低电导率要求为准，不能将某一型号的参数直接套用于所有电磁流量计。

四、什么是涡街流量计？（What Is a Vortex Flow Meter?）

涡街流量计是一种通过检测流体流经特定结构的**旋涡发生体（Shedder Bar）**后产生的旋涡信号来测量流量的仪表。

当流体绕过旋涡发生体时，其下游会交替产生方向相反的旋涡。这种现象称为卡门涡街（Kármán Vortex Street）。

旋涡产生的频率与流体流速存在一定关系，因此，流量计可以通过检测旋涡频率计算流体流速，进而得到体积流量。

与电磁流量计不同，涡街流量计不依赖被测流体的电导率。

因此，涡街流量计可以应用于以下介质：

• 工业用水

• 工艺液体

• 压缩空气

• 氮气及其他气体

• 燃料气体

• 饱和蒸汽

• 过热蒸汽

当工厂需要测量多种不同类型的流体，包括液体、气体和蒸汽时，涡街流量计通常具有较好的适用性。

五、电磁流量计与涡街流量计的主要区别

以上内容是两种测量技术的一般性比较。实际测量性能、精度、最小流量、压力等级、温度范围和安装要求，均取决于具体制造商及仪表型号。

六、电磁流量计的工作原理是什么？（How Does an Electromagnetic Flow Meter Work?）

电磁流量计的测量过程可以简化为以下四个步骤。

第一步：产生磁场

流量计内部的励磁线圈在测量管内产生磁场。

第二步：导电液体流经磁场

当具有导电性的液体流经磁场时，会产生感应电压。

第三步：电极检测感应电压

安装在测量管内的电极检测液体流动产生的感应信号。

第四步：变送器计算流量

变送器对检测到的电信号进行处理，并将其转换为流量输出。

其基本关系源于法拉第电磁感应定律：在相应的测量条件下，感应电压与流体流速成正比。

由于电磁流量计没有旋转式机械部件，因此非常适合用于许多需要连续运行的工业液体流量测量场景。

七、涡街流量计的工作原理是什么？（How Does a Vortex Flow Meter Work?）

涡街流量计的工作过程与电磁流量计有所不同，主要包括以下五个步骤。

第一步：流体进入测量管

被测工艺流体进入流量计，并沿测量管流动。

第二步：流体经过旋涡发生体

安装在流道中的特定阻流结构对流场产生扰动。

第三步：交替产生旋涡

流体经过旋涡发生体后，在其下游交替形成旋涡。

第四步：传感器检测旋涡信号

传感器检测旋涡脱落过程中产生的压力变化或作用力变化，并形成相应的测量信号。

第五步：变送器计算流量

变送器根据检测到的旋涡频率计算流体流速，进而得到流量值。

涡街流量计的基本测量原理是：旋涡脱落频率与流体流速之间存在一定的对应关系。

八、测量水时，应该选择哪种流量计？

对于具有足够电导率的水介质，电磁流量计通常是一个非常合适的选择。

尤其适用于以下场景：

• 市政供水

• 工业过程水

• 冷却水

• 污水处理

• 导电性化学溶液

其原因比较明确：这类水介质通常符合电磁流量计的测量原理要求，而且测量管内没有旋涡发生体等阻流构件，因此通常具有很低的压力损失。

不过，不能默认所有液体都具有足够的电导率。对于电导率极低的液体，可能需要考虑其他测量技术，或者选择明确支持相应低电导率范围的专用电磁流量计。

九、测量蒸汽时，应该选择哪种流量计？

在电磁流量计与涡街流量计之间进行选择时，涡街流量计通常更适合蒸汽测量。

电磁流量计依赖液体的电导率，主要用于导电液体的测量；涡街流量计则可以用于饱和蒸汽和过热蒸汽的流量测量。

涡街流量计常见的蒸汽应用包括：

• 锅炉蒸汽测量

• 工艺蒸汽测量

• 蒸汽输送管网

• 能源管理系统

• 蒸汽消耗量监测

• 工厂公用工程系统

在蒸汽测量项目中，工程师应综合评估工作压力、温度、流速、蒸汽状态、管道尺寸以及安装方式，再确定合适的仪表型号。

十、测量气体时，应该选择哪种流量计？

对于气体流量测量，涡街流量计通常是更合适的选择。

典型应用包括：

• 压缩空气

• 氮气

• 燃料气体

• 工艺气体

• 工业气体

普通电磁流量计不适用于常规气体流量测量，因为其工作原理要求具有导电性的流体通过磁场进行测量。

相比之下，涡街流量计根据旋涡产生的频率进行测量，不依赖流体的电导率，因此可以用于气体流量测量。

十一、浆液和含杂质液体应该如何选择？

这是一个需要结合实际工况进行判断的应用领域。

电磁流量计通常可用于浆液测量，因为其测量管可以设计为不含旋转部件或机械阻流构件。同时，可以根据被测介质的特性选择不同的衬里材料和电极材料。

但是，电磁流量计并不意味着完全不受工艺扰动影响。在某些应用中，气泡、固体颗粒、电导率突然变化以及电极表面结垢或附着物，都可能影响测量信号。

涡街流量计也可用于部分液体测量场景，但其内部存在旋涡发生体，而且测量依赖稳定的旋涡信号。因此，当介质中含有固体颗粒、存在多相流、强烈脉动或严重流场扰动时，必须谨慎评估其适用性。

对于复杂的浆液测量工况，不能仅凭产品标注的“适用于浆液”就直接确定选型。应核实实际介质组成、固体含量、颗粒尺寸、黏度、电导率、流速以及制造商规定的应用限制。

十二、安装注意事项（Installation Considerations）

选择合适的测量原理只是第一步。安装方式也会显著影响流量计的测量性能。

12.1 电磁流量计的安装要求

安装电磁流量计时，应充分考虑流体的流速分布和流场状态。

一种常见的安装方式是在流量计上游和下游预留一定长度的直管段。

例如，Emerson 将上游 5 倍管径、下游 2 倍管径作为许多电磁流量计应用中的常见安装参考。但不同产品的要求可能有所不同，部分型号也可能允许采用其他安装配置。

接地同样是重要的安装因素。

如果相邻管道无法与被测流体形成适当的电气连接，例如使用了带衬里的管道或非导电管道，则根据流量计设计，可能需要安装接地环或接地电极。

因此，安装电磁流量计时，应重点检查以下项目：

• 上游和下游管道配置

• 管道材质

• 衬里材质

• 流体电导率

• 接地方式

• 电极材质

• 流体温度

• 流体压力

12.2 涡街流量计的安装要求

涡街流量计对旋涡稳定形成所需的流动条件较为敏感。

弯头、阀门、变径管、泵及其他可能扰乱流场的部件，都可能改变流速分布，并影响旋涡的形成。

因此，制造商通常会根据仪表设计和上游扰动情况，规定相应的直管段要求。

横河电机（Yokogawa）特别指出，不均匀的流速分布和湍流可能干扰卡门涡街的形成，从而影响测量精度。

安装涡街流量计时，应检查以下项目：

• 上游直管段长度

• 下游直管段长度

• 弯头的方向和布置

• 阀门的位置

• 缩径管及扩径管的配置

• 泵的安装位置

• 流体流速

• 流体密度

• 管道直径

应始终遵循所选流量计型号的具体安装要求，不要将某一个通用直管段数值直接套用于所有型号。

十三、如何选择电磁流量计或涡街流量计？

工程师可以按照以下步骤进行初步选型。

第一步：确认被测流体类型

• 导电液体 → 通常优先考虑电磁流量计。

• 蒸汽 → 通常优先考虑涡街流量计。

• 气体 → 通常优先考虑涡街流量计。

• 非导电液体 → 可以考虑涡街流量计或其他适用的测量技术。

第二步：确认液体是否具有导电性

如果液体具有足够的电导率，电磁流量计通常是值得优先考虑的方案。

如果液体不导电或电导率不足，电磁流量计可能不适用，除非所选仪表明确支持相应的电导率范围。

第三步：判断是否需要尽可能降低压力损失

如果工艺系统对压力损失有较高要求，电磁流量计通常具有优势，因为其测量管内不需要设置旋涡发生体或类似的阻流构件。

第四步：是否需要测量蒸汽或气体？

如果需要测量蒸汽或气体，在这两种技术中，应优先考虑涡街流量计。

第五步：确认实际工作流量范围

流量计的口径和型号应根据实际的最小流量、正常流量和最大流量进行确定。

对于涡街流量计，流速以及与雷诺数相关的工作范围尤其重要。选型时应参考制造商提供的选型计算数据，而不能仅根据管道公称直径确定仪表口径。

第六步：核实工作温度和压力

对于高温蒸汽、高压气体以及其他严苛工况，应确认以下参数：

• 最高工作温度

• 最高工作压力

• 工艺连接方式

• 仪表本体材质

• 传感器结构

• 环境温度

• 适用标准

这些参数均与具体仪表型号有关，不能将某个型号的技术参数直接推广至所有电磁流量计或涡街流量计。

十四、快速选型参考表（Quick Selection Guide）

这是一份测量技术初步选型指南，不能替代具体仪表的口径计算与型号选型。

十五、流量计选型中的常见错误（Common Selection Mistakes）

错误一：仅根据管道尺寸选择流量计

管道为 DN50，并不意味着选择 DN50 的流量计就一定合适。

必须结合实际流量范围和工作流速进行判断。

错误二：忽略流体电导率

电磁流量计并不适用于所有液体。被测流体的电导率必须满足所选仪表的技术要求。

错误三：认为所有涡街流量计的性能都相同

不同型号的涡街流量计，在传感器设计、最小可测流量、温度范围、压力等级、精度指标及安装要求等方面都可能存在差异。

错误四：忽略上游流场扰动

弯头、阀门、泵和变径管都可能改变流速分布。

这一点对于涡街流量计尤为重要，因为稳定的旋涡形成是其实现可靠测量的基础。

错误五：在确认工况适用性之前，先比较测量精度

即使某种仪表具有较高的标称精度，如果其测量原理与被测流体不匹配，也不一定是正确的选择。

选型时应首先确认流体兼容性，再评估测量精度。

十六、推荐的仪表选型逻辑（Recommended Instrument Selection Logic）

对于需要选择流量计的工程师，可以参考以下判断流程。

被测介质是否为导电液体？

• 是 → 考虑使用电磁流量计。

• 否 → 继续评估其他测量技术。

被测介质是否为气体或蒸汽？

- 是 → 考虑使用涡街流量计。

被测液体的电导率是否非常低？

- 根据工艺条件，评估涡街流量计、超声波流量计、科里奥利质量流量计或其他适用技术。

被测介质是否为浆液或具有磨蚀性的液体？

- 评估电磁流量计的适用性，并确认衬里和电极的兼容性、固体含量及流速是否符合要求。

最终选型必须依据完整的工艺数据，而不能仅凭介质名称作出判断。

十七、常见问题解答（FAQ）

1. 电磁流量计比涡街流量计更好吗？

两种技术没有绝对的优劣之分。

电磁流量计尤其适用于导电液体；涡街流量计的流体适用范围更广，可以测量液体、气体和蒸汽。

2. 涡街流量计可以测量水吗？

可以。涡街流量计能够测量包括水在内的液体，前提是实际工作条件符合所选仪表的技术要求。

3. 电磁流量计可以测量蒸汽吗？

通常不可以。常规电磁流量计需要被测流体具有足够的电导率，主要用于液体流量测量。蒸汽通常不适合采用常规电磁流量测量技术。

4. 电磁流量计可以测量油吗？

常规电磁流量计通常不适用于非导电油类，因为其测量原理要求被测流体具有足够的电导率。

对于此类应用，可能需要考虑其他流量测量技术。

5. 涡街流量计可以测量气体吗？

可以。涡街流量计可用于多种气体的流量测量，包括压缩空气、氮气和燃料气体，但实际工作条件必须符合仪表规定的测量范围。

6. 哪种流量计的压力损失更低？

电磁流量计通常具有很低的压力损失，因为测量管内部没有阻流构件或运动部件。

与孔板等节流装置相比，涡街流量计的压力损失也相对较低，但其流道内部设有旋涡发生体。

7. 测量蒸汽时，哪种流量计更合适？

在这两种技术之间，涡街流量计通常更适合蒸汽测量，因为它能够用于液体、气体和蒸汽，包括饱和蒸汽与过热蒸汽。

8. 选择电磁流量计或涡街流量计，需要提供哪些信息？

至少需要提供以下工艺参数：

• 被测介质名称

• 最小流量、正常流量和最大流量

• 管道尺寸

• 工作压力

• 工作温度

• 流体密度（适用时）

• 流体黏度（适用时）

• 电磁流量计所需的流体电导率

• 蒸汽工况下的压力和温度

• 安装条件

• 所需输出信号

工艺信息越完整，流量计的口径计算、型号选择和配置就越可靠。

十八、总结（Conclusion）

在选择电磁流量计与涡街流量计时，首先应根据被测介质及实际工艺条件确定合适的测量原理。

对于导电液体，电磁流量计具有无机械运动部件、压力损失低、工业应用范围广等优势。

对于气体和蒸汽，涡街流量计通常具有更合适的测量原理，同时也可用于许多液体流量测量场景。

因此，真正需要回答的问题并不是：

“哪一种流量计更好？”

而是：

“哪一种测量原理更适合我的被测介质和实际工作条件？”

在选型前，工程师应综合评估流体类型、电导率、流量范围、工作温度、工作压力、管道尺寸及安装条件，从而降低测量不稳定的风险，避免选择与实际应用工况不匹配的测量技术。

十九、需要帮助选择合适的流量计吗？（RFQ / CTA）

如果您正在为工业项目比较电磁流量计与涡街流量计，建议提前准备完整的工艺数据，包括被测介质、流量范围、管道尺寸、工作压力及工作温度，并咨询专业的流量测量供应商，以便进行仪表型号选择与口径计算。

NOIKE-AH 提供适用于流量、温度、压力和液位测量的工业仪表解决方案。

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转发来源：www.noikeah.com

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