從使用角度認識電磁流量計
從使用角度認識電磁流量計
摘要.. 電磁流量計是一種應用廣泛的流量計量儀表。很多場合質量流量計用不好, 而電磁流量計用得好, 由于實際工況和測量介質的多樣性和特殊性, 在使用中要確切有效的發揮它的作用, 就得在選用流量計時需要從多方面進行考慮。本文通過對電磁流量計特點的介紹和對不同勵磁方式的分析, 從而可以恰當、有效的選擇和使用它。
關鍵詞.. 電磁流量計.. 勵磁.. 特點和應用
1 .. 前言由于電磁流量計具有可靠性高、耐腐蝕性強、容易變更測量范圍等特點, 在國內外好多行業都得到了廣泛應用并重點對它進行開發。
2 .. 使用情況在我們所涉及的工程, 例如輕工行業中電磁流量計常應用在食品、造紙、精細化工和污水處理等行業, 用來測量乳液、番茄醬、啤酒、紙漿、填料、黑液、其他化學品等液體或具有氣液、液固兩相的液體流量。這些液體中除干凈液體外, 大多為易粘、易堵、含氣泡、含固體顆粒, 有的還具有強腐蝕性。目前, 電磁流量計具有傳感器、轉換器一體型和分離型二種結構形式, 高達IP68 的防護等級, 多種可選的耐腐耐磨忖里和電極材料, 精度可達0. 2 級, 醫藥工程設計雜志.. Pharmaceutical & Eng ineering Design 2005, 26( 5) 這使得電磁流量計基本上能滿足上述工況的流量測量需要。
3 .. 電磁流量計的特點和不足
3. 1 .. 特點
( 1) 結構簡單, 無活動部件和阻礙被測介質流動的擾動件或節流件, 對易黏附和固液二相介質不易發生管道堵塞、磨損等問題。可彌補質量流量計不易測量此類介質的不足。
( 2)智能電磁流量計是一種測量體積流量的儀表, 其測量不受流體的密度、溫度、壓力、粘度、雷諾數以及在一定范圍內電導率的變化的影響。電磁流量計只需用水作為試驗介質進行標定, 而不需要作附加修正就可用來測量其它導電性液體。這是其他流量計所不具備的優點。
( 3) 電磁流量計測量范圍很大, 有的產品測量范圍達1000: 1。對同一口徑傳感器, 其滿量程只要介質流速在0. 3~ 15m/ s 范圍內可任意設定。電磁流量計的測量范圍可涵蓋紊流和層流狀態兩種速度分布狀態, 這是差壓式流量計、渦輪式、渦街等流量計不能與之相比擬的。
( 4) 測量原理上是線性的, 測量準確度高, 而且*電信號輸出, 測量的反映速度快, 可測脈動流量和快速累積總量。
( 5) 耐腐蝕性能好。
( 6) 原理上是測量過水斷面的平均流速, 對流速分布的要求較低。因此, 傳感器前后的直管段要求比其他流量計短。
( 7) 可測正、反兩個方向的流動流體。
3. 2 .. 不足之處
( 1) 電磁流量計不能用于測量氣體、蒸氣以及含有大量氣體的液體。
( 2) 電磁流量計目前還不能用來測量導電率很低的液體介質, 被測液體介質的電導率不能低于10- 5S/ cm( 相當于蒸餾水的電導率) 。對石油制品或者有機溶劑等還無能為力。
( 3) 由于測量管絕緣襯里材料受溫度的限制, 目前工業電磁流量計還不能測量高溫高壓流體。
( 4) 電磁流量計受流速分布影響, 在軸對稱分布的條件下, 流量信號與平均流速成正比。所以, 電磁流量計前后也必須有一定長度的前后直管段。
( 5) 電磁流量計易受外界電磁干擾的影響。
4 .. 勵磁對測量的影響
電磁流量計在使用中的效果受諸多因素影響。測量的真實、可靠及精度除了與轉換器有關外, 更主要是取決于傳感器, 而傳感器的勵磁技術對流量檢測影響很大。了解勵磁技術發展過程, 對我們選用、維護電磁流量計很有現實意義。
4. 1 .. 直流勵磁
上個世紀初, 歐洲國家曾研制出用直流勵磁的電磁流量計, 并開始其工業應用。圖1 .. 直流勵磁示意圖直流勵磁技術是利用永磁體或者直流電源給電磁流量傳感器勵磁繞組供電, 以形成恒定的勵磁磁場, 如圖1 所示。直流勵磁技術的問題是直流感應電動勢在兩電極表面上形成固定的正負極性, 引起被測流體介質電解, 導致電極表面極化現象。
4. 2 .. 工頻正弦波勵磁
為了消除直流勵磁中電極極化效應等弊病, 在以后的幾十年中, 發達國家又提出了用工頻正弦波勵磁, 如圖2 所示。是利用工頻50Hz 正弦波電源給電磁流量傳感器勵磁繞組供電。其主要特點是能夠基本消除電極表面的極化現象, 降低電極電化學電勢的影響和傳感器的內阻。圖2 .. 工頻正弦波勵磁示意圖但是, 工頻正弦波勵磁技術的采用會帶來一系列電磁感應干擾和噪聲。上個世紀七, 八十年我國代造紙行業在使用國產電磁流量計中, 發現電磁流量計經常出現零點和示值不穩。嚴格的接地和遠離電磁干擾源也不能完, 影響了生產。這與工頻勵磁的弱點有關。
4. 3 .. 低頻矩形波勵磁
為了*解決孔板流量計工頻干擾問題, 提高流量測量精度, 介于直流勵磁和工頻交流勵磁之間的低頻矩形波勵磁技術被提出。此項勵磁技術, 如圖3 所示, 既具有直流勵磁技術不產生渦流效應、變壓器效應( 正交干擾) 的特點, 又具有工頻正弦波勵磁基本不產生極化效應, 便于放大信號處理, 而能避
