開封市中儀流量儀表有限公司
開封市中儀流量儀表有限公司
閱讀：149發布時間：2021-12-19
電磁流量計使用的研究
一、電磁流量計的優缺點
1.優點
( 1) 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, 適用于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、泥漿和污水等。
( 2) 電磁流量計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, 對于要求低阻力損失的大管徑供水管道適合。
( 3) 電磁流量計所測得的體積流量, 實際上不受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導率( 只要在某閾值以上) 變化的明顯影響。
( 4) 與其他大部分流量儀表相比, 前置直管段要求較低。
( 5) 電磁流量計測量范圍度大, 通常為20∶1～50∶1, 可選流量范圍寬。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。電磁流量計的口徑范圍比其他品種流量儀表寬, 從幾毫米到3m。可測正反雙向流量, 也可測脈動流量( 只要脈動頻率低于激磁頻率很多) 。儀表輸出本質上是線性的。
2.缺點
( 1) 電磁流量計不能測量電導率很低的液體, 如石油制品和有機溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。
( 2) 通用型電磁流量計由于受襯里材料和電氣絕緣材料的限制, 不能用于較高溫度的液體; 某些型號儀表用于低于室溫的液體的測量時, 會因測量管外凝露( 或霜) 而破壞絕緣。
二、應用概況
1.應用領域
大口徑儀表多應用于給排水工程。中小口徑儀表常用于固液兩相等難測流體或高要求場所, 如測量造紙工業紙漿液和黑液、有色冶金業的礦漿、選煤廠的煤漿、化學工業的強腐蝕液以及鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制和監漏, 長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制。小口徑、微小口徑儀表常用于醫藥工業、食品工業、生物工程等有衛生要求的場所。
2.準確度等級和功能
市場上通用型智能電磁流量計的性能有較大差別, 有些準確度高、功能多, 有些準確度低、功能簡單。準確度高的儀表基本誤差為( ±0.5%～±1%)R, 準確度低的儀表則為( ±1.5%～±2.5%)R, 兩者價格相差1～2倍。因此測量準確度要求不高的場所( 例如非貿易核算僅以控制為目的, 只要求高可靠性和優良重復性的場所) , 選用高精度儀表從經濟角度考慮是不合算的。有些型號儀表聲稱有更高的準確度, 基本誤差僅( ±0.2%～±0.3%)R, 但有嚴格的安裝要求和參比條件, 例如環境溫度為20℃～22℃, 前后置直管段長度要求分別大于10D、3D( 通常為5D、2D) , 甚至提出流量傳感器要與前后置直管組成一體在流量標準裝置上作實流校準, 以減少夾裝不善的影響。市場上的電磁流量計的功能差別也很大, 簡單的只用于測量單向流量, 只輸出模擬信號帶動后位儀表; 多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量計算、自動核對和故障自診斷、與上位機通信和運動組態等。
3.流速、滿度流量、范圍度和口徑
選定儀表口徑不一定與管徑相同, 應視流量而定。流程為工業輸送水等黏度不同的液體, 管道流速一般是經濟流速( 1.5～3)m/s。電磁流量計用在這樣的管道上, 傳感器口徑與管徑相同即可。電磁流量計滿度流量時液體流速可在( 1～10)m/s范圍內選用, 且范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的, 然而通常建議不超過5m/s, 除非襯里材料能承受液流沖刷, 實際應用很少超過7m/s, 超過10m/s則更為罕見。滿度流量的流速下限一般為1m/s, 有些型號儀表則為0.5m/s。有些新建工程運行初期流量偏低或在流速偏低的管系, 從測量準確度角度考慮, 儀表口徑應改用小管徑, 以異徑管連接。用于易黏附、沉積、結垢等流體的測量時, 選用流速不低于2m/s的流量計, 提高到( 3～4)m/s或以上, 起到自清掃、防止黏附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強的流體, 常用流速應低于( 2～3)m/s, 以降低對襯里和電極的磨損。測量接近閾值的低電導液體時, 應盡可能選定較低流速( 小于0.5m/s～1m/s) 的流量計, 因流速提高流動噪聲會增加, 而出現輸出晃動現象。電磁流量計的范圍度是比較大的, 通常不低于20, 帶有量程自動切換功能的儀表, 可超過50～100。國內可以提供的定型產品的口徑從10mm到3000mm, 雖然實際應用還是以中小口徑居多, 但與大部分其他原理的流量儀表( 如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質量式等) 相比, 大口徑儀表占有較大比重。某企業近萬臺儀表中, 50mm以下小口徑、( 65～250)mm中口徑、( 300～900)mm大口徑、1000mm以上超大口徑分別占37%、45%、15%和3%。
4.液體電導率
使用智能電磁流量計的前提是被測液體必須是導電的, 不能低于閾值( 即下限值) 。電導率低于閾值會產生測量誤差直至不能使用, 超過閾值即使變化也可以測量, 示值誤差變化不大。通用型電磁流量計的閾值在( 10- 4～5×10- 6) S/cm之間, 視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉換器間的流量信號線長度及其分布電容, 制造廠使用說明書中通常規定電導率相對應的信號線長度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表, 則可測電導率低至5×10- 8S/cm的液體。工業用水及其水溶液的電導率大于10- 4S/cm, 酸、堿、鹽液的電導率在( 10- 4～10- 1) S/cm之間, 低度蒸餾水為10- 5S/cm, 因此, 流量計的使用均不存在問題。但是, 石油制品和有機溶劑電導率過低就不能使用。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低, 認為不能使用, 然而實際工作中會遇到因含有雜質而能使用的實例, 這類雜質對增加電導率有利。對于水溶液, 資料中的電導率是用純水配比在實驗室測得的, 實際使用的水溶液可能用工業用水配比, 電導率將比查得的要高, 也有利于流量測量。根據使用經驗, 實際應用的液體電導率要比儀表制造廠規定的閾值至少大一個數量級。因為制造廠儀表規范規定的閾值是在各種使用條件較好狀態下可測量的值。其受到一些使用條件的限制, 如電導率均勻性、連接信號線、外界噪聲等, 會出現輸出晃動現象等。我們在測量低度蒸餾水或去離子水( 其電導率接近閾值5×10-6S/cm) 時, 就多次遇到使用時出現輸出晃動的現象。
5.液體中含有混入物
混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作, 但測得的是含氣泡體積的混合體積流量; 如氣體含量增加到形成彈( 塊) 狀流, 因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時斷開, 出現輸出晃動甚至不能正常工作的現象。含有非鐵磁性顆粒或纖維的固液兩相流體同樣可測得兩相的體積流量。固體含量較高的流體( 如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等) 實際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動, 兩者之間有滑動, 速度上有差別, 單相液體校驗的儀表用于固液兩相流體測量時會產生附加誤差。當漿液內有較大顆粒擦過電極表面時, 在頻率較低的矩形激磁的電磁流量計中會產生尖峰狀漿液噪聲, 使流量信號不穩, 這時就要選用較高頻率的儀表或有較強抑制漿液噪聲能力的儀表, 也可選用市電交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。含有鐵磁性物質的流體對通常的電磁流量計, 因測量管內磁導率受鐵磁體的不同含量而變化, 會產生測量誤差。但在磁路中置有磁通檢測線圈補償的電磁流量計, 可減小混入鐵磁體的影響。對含有礦石顆粒的礦漿應用, 應注意對傳感器襯里的磨損程度, 測量管內徑擴大會產生附加誤差。這種場合應選用耐磨性較好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里, 同時建議傳感器安裝在垂直管道上, 使管道磨損均勻, 消除水平安裝下半部局部磨損嚴重的缺點, 也可以在傳感器進口端加裝噴嘴形護套, 相對延長使用期。
三、安裝使用注意事項
1.使用時應注意的一般事項液體應具有測量所需的電導率, 并要求電導率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產生電導率不均勻的場所, 例如其上游附近加入藥液, 加液點設于傳感器下游。使用時傳感器測量管必須充滿液體( 非滿管型例外) 。有混合時, 其分布應大體均勻。液體應與地同電位, 且必須接地。工藝管道用塑料等絕緣材料時, 輸送液體產生的摩擦靜電等, 會造成液體與地之間的電位差。
2.流量傳感器安裝
( 1) 安裝場所
通常, 電磁流量傳感器的外殼防護等級為IP65 (GB4208- 1993《電器產品外殼防護試驗標準》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; 測量兩組分液體時, 避免裝在混合尚未均勻的下游; 測量化學反應管道時, 要裝在反應充分完成段的下游。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, 以免引起電磁場干擾。⑤易于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℃范圍內, 一體形結構溫度還受制于電子元器件, 范圍要窄些。⑧環境相對濕度在10%～90%范圍內。⑨盡可能避免受陽光直射。⑩避免雨水浸淋, 不會被水浸沒。如果防護等級是IP67( 防塵防浸水級) 或IP68( 防塵防潛水級) , 則無需⑧、⑩兩項要求。
( 2) 直管段長度要求
為確保測量的準確性, 電磁流量傳感器上游也要有一定長度的直管段, 但其長度與大部分其他流量儀表相比要求較低。彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線( 不是傳感器進口端連接面) 5 倍直徑( 5D) 長度的直管段, 不同開度的閥則需10D; 下游直管段為( 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。
( 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, 不受限制。但測量固液兩相流體垂直安裝, 自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重, 低流速時固相沉淀等缺點。水平安裝時要使電極軸線平行于地平線, 不要垂直于地平線, 因為處于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面, 使輸出信號波動。
( 4) 旁路管應便于清洗連接和預置入孔
為便于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。但大管徑管系因受投資和空間位置的限制, 往往不易辦到。根據電極污染程度來校準測量值, 或確定一個不影響測量值的污染程度來判斷基準是困難的。除前文所述, 采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表, 可解決一些問題外, 有時還需要清除內壁附著物, 不卸下傳感器就地清除。對于管徑大于( 1.5～1.6)m的管系在電磁流量計附近管道上, 預置入孔, 以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內壁。
( 5) 負壓管系的安裝
氟塑料襯里傳感器須謹慎地應用于負壓管系; 正壓管系應防止產生負壓, 例如液體溫度高于室溫的管系, 關閉傳感器上下游截止閥停止運行后, 流體冷卻收縮會形成負壓, 應在傳感器附近裝負壓防止閥。有制造廠規定PTFE和PFA塑料襯里應用于負壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時使用的壓力必須分別大于27kPa、40kPa、50kPa。
( 6) 接地
傳感器必須單獨接地( 接地電阻應在100Ω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( 16mm2) 繞過傳感器跨接管道兩連接法蘭上, 使陰極保護電流在傳感器之間隔離。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, 則可采取在流量傳感器與其連接的工藝之間加電氣隔離的辦法。同樣, 在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。
3.轉換器安裝和連接電纜
一體型電磁流量計不單獨安裝轉換器; 分離型轉換器安裝在傳感器附近或儀表室, 場所選擇余地較大, 環境條件比傳感器好些, 其防護等級是IP65或IP64( 防塵防濺水級) 。安裝場所的要求與第2節之( 1) 中③、④、⑥、⑧、⑨、⑩各條相同, 環境溫度受電子件限制, 使用溫度范圍比⑦條規定所列要窄些。轉換器和傳感器間距離受制于被測介質電導率和信號電纜型號, 即電纜的分布電容、導線截面和屏蔽層數等。要用制造廠隨儀表所附( 或規定型號) 的信號電纜。電導率較低、液體和傳輸距離較長時, 也有規定用三層屏蔽電纜的。一般儀表的使用說明書對不同電導率液體給出相應的傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業用水或酸堿液時通常可傳送的距離為100m。為了避免干擾信號, 信號電纜必須單獨穿在接地保護鋼管內, 但不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
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