制浆造纸行业对流量测量仪表提出了更高的要求，这是由于更高浓度的纸浆在封闭的管道系统中连续运行，使干扰大大增加（以保持纸浆的一致性），尤其体现在废纸浆造纸的生产中，使用中对纸张质量的高要求常常与市场上出售的再生纸的质量发生矛盾。人们面临的难题是使用质量各异的原材料生产品质稳定的纸张。生产系统运行的可靠性依赖于对流量进行具有稳定的高精度的测量。宁波亚洲浆纸业有限公司选用ABB基于性能优良的MAG-FSM以及泥浆应用的MagMaster流量测量系统基础上开发的高性能交流励磁流量计FSM4000进行生产过程中浆料流量的测定。
电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律原理设计的，见图1所示。流量计的测量管是内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生磁通量密度为B的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B、测量管内径d与平均流速v的乘积，见公式（1），k为系数。电动势E（流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后，可显示流体流量，并能输出脉冲，模拟电流等信号，用于流量的控制和调节。
图1 电磁流量计工作原理
（1）
式（1）中，k、d为已知量，由于励磁电流是恒定的，故B也是确定值，则体积流量可知，体积流量Q与信号电压E成正比，即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此，只要测量出E就可确定流量Q。
由式（1）可知，被测流体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。流动状态只要符合轴对称流动（如层流或者紊流）就不会影响测量结果。因此，电磁流量计是一种真正的体积流量计。对于制造商和用户来说，只要用普通的水实际标定后就可以测量其他任何导电流体介质的体积流量，而不需要任何修正。这是电磁流量计的突出优点，是其他任何流量计所没有的。测量管内无活动及阻流部件，因此几乎没有压力损失，具有极高的可靠性。
在宁波亚洲浆纸业75万t/a的纸机生产线上，共使用了500多台FSM4000（见图2）流量计和300多台DM21和DE41流量计。造纸生产线的主流程如下：
纤维原料→喂料皮带→碎浆机→高浓除砂器→粗筛→前浮选→重质除渣器→精筛→热分散系统→后浮选→洗浆机→储浆塔→混浆系统→流浆箱→网部→压榨部→前干燥→施胶→硬压光→后干燥→涂布→软压光→卷纸机
图2 ABB高性能的交流励磁电磁流量计FSM4000
1 备浆过程
备浆工段主要将不同原料制成浆料，采用的原料主要有机械浆、化学浆、脱墨浆、漂白化机浆等。在脱墨线上将废纸打浆后再进行洗涤和漂白，这里电磁流量计主要用于控制加水量以及渣排放的控制。在非废纸线上，电磁流量计在制浆过程中主要是参与对打浆浆料、水和酸或碱的流量测量。一般经过机械打浆后浆料温度将达80∃以上，对测量仪表提出了较高的要求，所以电磁流量计多采用耐高温的聚四氟乙烯衬里和分体型的结构式。ABB公司生产的FSM4000流量计很好地适合了备浆工段恶劣的工况。但在使用过程中也出现了一些问题：①在废纸线粗筛排渣系统中因介质内含有大量的铁质杂质，使得PTFE衬里和电极被严重磨损，出现流量测量波动大，转换器死机现象。在电极被磨损的前期，可通过NoiseReduction功能将杂波去除，但在严重磨损后，必须对测量元件进行更换。因该工况温度较高，在夏天时可达75°C，所以不建议使用天然橡胶和PFA衬里，而选用陶瓷衬里。②在中浓立管出口，因介质浓度高、温度高，并伴有蒸汽加入，还会时不时的出现真空现象，对电磁流量计提出了较高的要求，因而选用了316L不锈钢电极、陶瓷衬里。
备浆过程中的脱墨、漂白等工段，因加入大量的化学药品，主要有Na0H、Na2SiO3、浓H2SO4、H2O2和DTPA，因此，在这些化学药品的测量中，需要注意电极和衬里的选择，比如说浓H2SO4等强酸性介质电极须选用钽电极，PTFE或PFA衬里，若采用316L不锈钢或其他电极，会因腐蚀导致电极进水。
2 造纸过程
造纸过程主要是将各种浆料按比例混合后经网部脱水，压榨成形并烘干后成为原纸，经后段涂布、压光后出成纸。因不同纸种的浆料配比有所区别，所以在混浆中流量计的精确计量显得尤为重要，FSM4000流量计的高精度及快速响应等优点在这里得到了很好的体现。在混浆的配料过程中各化学药品的控制直接影响到抄造纸品的质量及纸机的稳定运行，宁波亚洲浆纸业有限公司采用了ABB的DM21和DE41直流电磁流量计用于化学药品的计量，直流励磁流量计成本相对较低，对介质的要求高，但不可测量浓度高的两相流或有脉动流的工况。在使用过程中，发现接地的正确与否对流量计的稳定性影响最大，因化学药品均为小流量控制，对安装提出了更高的要求，一般不建议安装在水平管道或斜管道上，最好安装在竖直管道上。而对于如Na2SiO3等流动性较差的化学药品，管道的保温也是一个需要注意的细节。
3 涂布控制
纸板中涂布量的控制对降低成本，提高纸品品质有着极大的作用。施胶和涂布是造纸过程中的两道必备工序，因胶料和涂料的化学特性，对流量的计量提出了较高的要求。DM21直流电磁流量计被应用于此，衬里需选用PFA全浇注型，保证电极与衬里能够完全的贴合，防止因胶料或涂料覆盖在电极表面而影响测量，若被覆盖会在满管时出现空管报警，当然仪表的周期检查和清洁在这里显得重要起来。在涂料的配比控制中，很好地运用了流量计的脉冲计量功能。
经过多年实践，电磁流量计在造纸领域普遍选用PTFE、PFA或陶瓷衬里，电极则因不同的介质有不同的选择。对宁波亚洲浆纸业有限公司使用的近千套电磁流量计的统计表明，有超过80%的选用了PTFE，15%选用了PFA，实际效果令人满意。虽然在某些要求测量质量流量的场合采用了得里奥利质量流量计，但电磁还是占着造纸行业液体计量的主导地位。绝大多数的使用问题出现在初期的选型和不当安装。如电极或衬里材料的不匹配等以及如不满管、直管段长度不够，小口径安装时的不同心度，不正确的接地或接地不良，未选择正确的测量频率等，这些常是电磁流量计未能正常运行的主要因素。
