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淺談電磁流量計

文章出處:AG贵宾厅實業 人氣:發表時間:2018-02-11 10:29

    電磁流量計有一體型和分體型兩種組合形式,輸出級皆采取電隔離,可方便地與後位儀表配套,實現對流量的記錄、控製和調節等功能。同時,流量計配備RS 485 通訊接口,可與計算機互聯。每套產品均按定貨要求的流量用水進行實流標定,通常無需做任何調整即可投入使用。由於其獨特的優點,目前已廣泛地被應用於工業過程中各種導電液體的流量測量,如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質;各種漿液流量測量,形成了獨特的應用領域。
電磁流量計
1 電磁流量計的工作原理及組成
    電磁流量計的工作原理為法拉第電磁感應定律。導電液體在磁場中流動切割磁力線,產生感應電勢。表達式:E=KBLv,式中,B 為磁感應強度;L 為測量電極之間的距離;v 為被測流體在磁場中運動的平均速度;K 為比例常數。
    電磁流量計主要由流量傳感器和信號轉換器兩部分組成。傳感器把流過的被測液體的流量轉換為相應的感應電勢。信號轉換器的作用是把電磁流量傳感器輸出的和流量成比例的毫伏級電壓信號放大並轉換成為可被工業儀表接收的標準直流電流、電壓或脈衝信號輸出,以便與儀表及調節器配合,實現流量的指示、記錄和運算。
2 優點
    電磁流量計的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管,因不易阻塞適用於測量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體,如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和汙水等。不產生因檢測流量所形成的壓力損失,儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力,節能效果顯著,對於要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。電磁流量計所測得的體積流量,實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率(隻要在某閾值以上)變化的影響。與其他大部分流量儀表相比,前置直管段要求較低。電磁流量計測量範圍度大,通常為20∶1~50∶1,可選流量範圍寬。滿度值液體流速可在0.5~10 m/s 內選定。有些型號儀表可在現場根據需要擴大和縮小流量(例如設有4 位數電位器設定儀表常數),不必取下作離線實流標定。電磁流量計的口徑範圍比其他品種流量儀表寬,從幾毫米到3 m。可測正反雙向流量,也可測脈動流量,隻要脈動頻率低於激磁頻率很多。儀表輸出本質上是線性的。易於選擇與流體接觸件的材料品種,可應用於腐蝕性流體。
3 缺點
    電磁流量計不能測量電導率很低的液體,如石油製品和有機溶劑等。不能測量氣體、蒸氣和含有較多較大氣泡的液體。通用型電磁流量計由於襯裏材料和電氣絕緣材料限製,不能用於較高溫度的液體;有些型號儀表用於過低於室溫的液體,因測量管外凝露
(或霜)而破壞絕緣。
4 分類
    市場上通用型電磁流量計和特殊型電磁流量計可以從不同角度分類。如按激磁電流方式劃分,有直流激磁、交流(工頻或其他頻率)激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁;按輸出信號連線和激磁(或電源)連線的製式分類,有四線製和二線製;按轉換器與傳感器組裝方式分類,有分離型和一體型;按流量傳感器與管道連接方法分類,有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛生型連接和螺紋連接;按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類,有接觸型和非接觸型;按流量傳感器結構分類,有短管型和插入型;按用途分類,有通用型、防爆型、衛生型、防侵水型和潛水型等。
5 流量傳感器安裝
5. 1 安裝場所要求
通常電磁流量傳感器外殼防護等級為IP 65(GB4208 規定的防塵防噴水級),對安裝場所有以下要求:(1)測量混合相流體時,選擇不會引起相分離的場所;測量雙組分液體時,避免裝在混合尚未均勻的下遊;測量化學反應管道時,要裝在反應充分完成段的下遊;(2)盡可能避免測量管內變成負壓;(3)選擇震動小的場所,特別對一體型儀表;(4)避免附近有大電機、大變壓器等,以免引起電磁場幹擾;(5)易於實現傳感器單獨接地的場所;(6) 盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體;(7) 環境溫度在-25/-10~50/600 ℃範圍內,一體型結構溫度還受製於電子元器件,範圍要窄些;(8)環境相對濕度在10%~90%範圍內;(9)盡可能避免受陽光直照;(10)雨水浸淋,不會被水浸沒。如果防護等級是IP 67(防塵防浸水級)或IP 68(防塵防潛水級),則無需上述(8)、(10)兩項要求。
5. 2 直管段長度要求
    為獲得正常測量精確度,電磁流量傳感器上遊也要有一定長度直管段,但其長度與大部分其他流量儀表相比要求較低。90°彎頭、T 形管、同心異徑管、全開閘閥後通常認為隻要離電極中心線(不是傳感器進口端連接麵)5 倍直徑(5 D)長度的直管段,不同開度的閥則需10 D;下遊直管段為2~3 D 或無要求;但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內。各標準或檢定規程所提出上下遊直管段長度亦不一致。
5. 3 安裝位置和流動方向
    傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可,不受限製。但測量固液兩相流體最好垂直安裝,自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯裏下半部局部磨損嚴重,低流速時固相沉澱等缺點。水平安裝時要使電極軸線平行於地平線,不要處於垂直於地平線,因為處於底部的電極易被沉積物覆蓋,頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表麵,使輸出信號波動。
5. 4 安裝旁路管
    為便於在工藝管道繼續流動和傳感器停止流動時檢查和調整零點,應裝旁路管。但大管徑管係因投資和位置空間限製,往往不易辦到。根據電極汙染程度來校正測量值,或確定一個不影響測量值的汙染程度判斷基準是困難的。采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表,不卸下傳感器就地清除。對於管徑>1.5~1.6 m 的管係在電磁流量計附近管道上,預置入孔,以便管係停止運行時清洗傳感器測量管內壁。
5. 5 負壓管係的安裝
    氟塑料襯裏傳感器需謹慎地應用於負壓管係;正壓管係應防止產生負壓,例如液體溫度高於室溫的管係,關閉傳感器上下遊截止閥停止運行後,流體冷卻收縮會形成負壓,應在傳感器附近裝負壓防止閥。
5. 6 接地
    傳感器必須單獨接地(接地電阻100 Ω以下)。分離型原則上接地應在傳感器一側,轉換器接地應在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護管道上,除了傳感器和接地環一起接地外,還要用較粗銅導線(16 mm2)繞過傳感器跨接管道兩連接法蘭上,使陰極保護電流於傳感器之間隔離。有時候雜散電流過大,如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響電磁流量計正常測量,則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法。同樣有陰極保護的管線上,陰極保護電流影響電磁流量計測量時,也可以采取本方法。
6 電磁流量計的常見故障
6. 1 調試期故障
    調試期的故障一般出現在儀表安裝調試階段,一經排除,在以後相同條件下不會再出現。常見的調試期故障通常由安裝不妥、環境幹擾以及流體特性影響等原因引起。
6. 1. 1 安裝方麵
    通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障,常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管係最高點;或安裝在自上而下的垂直管上,可能出現排空;或傳感器後無背壓,流體直接排入大氣而形成測量管內非滿管。
6. 1. 2 環境方麵
    通常主要是管道雜散電流幹擾,空間強電磁波幹擾,大型電機磁場幹擾等。管道雜散電流幹擾通常采取良好的單獨接地保護就可獲得滿意結果,但如遇到強大的雜散電流(如電解車間管道,有時在兩電極上感應的交流電勢峰值Vpp 可高達1 V),尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等。空間電磁波幹擾一般經信號電纜引入,通常采用單層或多層屏蔽予以保護。
6. 1. 3 流體方麵
    被測液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計的正常工作,但隨著氣泡的增大,儀表輸出信號會出現波動,若氣泡大到足以遮蓋整個電極表麵時,隨著氣泡流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現更大的波動。
    低頻方波勵磁的電磁流量計測量固體含量過多漿液時,也將產生漿液噪聲,使輸出信號產生波動。測量混合介質時,如果在混合未均勻前就進入流量傳感進行測量,也將使輸出信號產生波動。電極材料與被測介質選配不當,也將由於化學作用或極化現象而影響正常測量。應根據儀表選用或有關手冊正確選配電極材料。
6. 2 運行期故障
    運行期故障是電磁流量計經調試並正常運行一段時期後出現的故障,常見的運行期故障一般由流量傳感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等因素引起。
6. 2. 1 傳感器內壁附著層
    由於電磁流量計常用來測量髒汙流體,運行一段時間後,常會在傳感器內壁積聚附著層而產生故障。這些故障往往是由於附著層的電導率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層,則電極回路將出現斷路,儀表不能正常工作;若附著層電導率顯著高於流體電導率,則電極回路將出現短路,儀表也不能正常工作。所以,應及時清除電磁流量計測量管內的附著結垢層。
6. 2. 2 雷電打擊
    雷擊容易在儀表線路中感應出高電壓和浪湧電流,使儀表損壞。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入,尤其是從控製室電源線引入占絕大部分。
6. 2. 3 環境條件變化
    在調試期間由於環境條件尚好(例如沒有幹擾源),流量計工作正常,此時往往容易疏忽安裝條件(例如接地並不怎麽良好)。在這種情況下,一旦環境條件變化,運行期間出現新的幹擾源(如在流量計附近管道上進行電焊,附近安裝上大型變壓器等),就會幹擾儀表的正常工作,流量計的輸出輸出信號就會出現波動。
7 故障檢查方法
7. 1 電阻法
    (1)電源保險絲、勵磁保險的通斷;(2)信號電纜、勵磁電纜的通斷;(3) 勵磁線圈的通斷及阻值;(4)勵磁線圈對地的絕緣電阻;(5) 電極對稱性測量;(6)電極對地的絕緣電阻;(7)電源變壓器的阻值。
7. 2 電流法
    測量輸出電流、勵磁電流。
7. 3 電壓法
    判別工作電源。
7. 4 替代法
    如轉換器的互換。
7. 5 模擬信號法
    用模擬信號發生器提供流量信號,以測試流量傳感器。
7. 6 波形法
    熟悉線路基礎上測試關鍵點波形。
8 結束語
    為了延長電磁流量計的使用壽命,保證電磁流量計的正常運行及準確測量,在電磁流量計的安裝時應保證有足夠的直管段,而且管道出口應上彎成倒U型,確保測量管道液體不留氣泡。對電磁流量計內管必須定期做好清洗工作,特別是測量腐蝕性或容易積垢的液體時,更應做好清洗工作。要定期對在線管道上的電磁流量計進行校驗,及時修正電磁流量計的測量參數尤為重要,保證儀表供電電壓的穩定。

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