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电磁流量计使用的研究
更新时间:2016-05-21   点击次数:2752次

 

一、电磁流量计的优缺点

    1.优点

    (1)电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管。因不易阻塞。适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体。如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。

    (2)电磁流量计不产生因检测流量所形成的压力损失。仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力。节能*。对于要求低阻力损失的大管径供水管道zui为适合。

    (3)电磁流量计所测得的体积流量。实际上不受流体密度、黏度、温度、压力和电导率(只要在某阈值以上)变化的明显影响。

    (4)与其他大部分流量仪表相比。前置直管段要求较低。

    (5)电磁流量计测量范围度大。通常为20∶1~50∶1。可选流量范围宽。满度值液体流速可在(0.5~10)m/s内选定。有些型号仪表可在现场根据需要扩大和缩小流量(例如设有4位数电位器设定仪表常数)。不必取下作离线实流标定。电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽。从几毫米到3m。可测正反双向流量。也可测脉动流量(只要脉动频率低于激磁频率很多)。仪表输出本质上是线性的。

    2. 缺点

    (1)电磁流量计不能测量电导率很低的液体。如石油制品和有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。

    (2)通用型电磁流量计由于受衬里材料和电气绝缘材料的限制。不能用于较高温度的液体;某些型号仪表用于低于室温的液体的测量时。会因测量管外凝露(或霜)而破坏绝缘。

    二、应用概况

    1. 应用领域

    大口径仪表多应用于给排水工程。中小口径仪表常用于固液两相等难测流体或高要求场所。如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液以及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏。长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。小口径、微小口径仪表常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。

    2. 准确度等级和功能

    市场上通用型电磁流量计的性能有较大差别。有些准确度高、功能多。有些准确度低、功能简单。准确度高的仪表基本误差为(±0.5%~±1%)R。准确度低的仪表则为(±1.5%~±2.5%)R。两者价格相差1~2倍。因此测量准确度要求不高的场所(例如非贸易核算仅以控制为目的。只要求高可靠性和优良重复性的场所)。选用高精度仪表从经济角度考虑是不合算的。

    有些型号仪表声称有更高的准确度。基本误差仅(±0.2%~±0.3%)R。但有严格的安装要求和参比条件。例如环境温度为20℃~22℃。前后置直管段长度要求分别大于10D、3D(通常为5D、2D)。甚至提出流量传感器要与前后置直管组成一体在流量标准装置上作实流校准。以减少夹装不善的影响。

    市场上的电磁流量计的功能差别也很大。简单的只用于测量单向流量。只输出模拟信号带动后位仪表;多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。

    3. 流速、满度流量、范围度和口径

    选定仪表口径不一定与管径相同。应视流量而定。流程为工业输送水等黏度不同的液体。管道流速一般是经济流速(1.5~3)m/s。电磁流量计用在这样的管道上。传感器口径与管径相同即可。

    电磁流量计满度流量时液体流速可在(1~10)m/s范围内选用。且范围是比较宽的。上限流速在原理上是不受限制的。然而通常建议不超过5m/s。除非衬里材料能承受液流冲刷。实际应用很少超过7m/s。超过10m/s则更为罕见。满度流量的流速下限一般为1m/s。有些型号仪表则为0.5m/s。有些新建工程运行初期流量偏低或在流速偏低的管系。从测量准确度角度考虑。仪表口径应改用小管径。以异径管连接。

    用于易黏附、沉积、结垢等流体的测量时。选用流速不低于2m/s的流量计。提高到(3~4)m/s或以上。起到自清扫、防止黏附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体。常用流速应低于(2~3)m/s。以降低对衬里和电极的磨损。

    测量接近阈值的低电导液体时。应尽可能选定较低流速(小于0.5m/s~1m/s)的流量计。因流速提高流动噪声会增加。而出现输出晃动现象。

    电磁流量计的范围度是比较大的。通常不低于20。带有量程自动切换功能的仪表。可超过50~100。国内可以提供的定型产品的口径从10mm到3000mm。虽然实际应用还是以中小口径居多。但与大部分其他原理的流量仪表(如容积式、涡轮式、涡街式或科里奥利质量式等)相比。大口径仪表占有较大比重。某企业近万台仪表中。50mm以下小口径、(65~250)mm中口径、(300~900)mm大口径、1000mm以上超大口径分别占37%、45%、15%和3%。

    4. 液体电导率

    使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的。不能低于阈值(即下限值)。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用。超过阈值即使变化也可以测量。示值误差变化不大。通用型电磁流量计的阈值在(10-4~5×10-6)S/cm之间。视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间的流量信号线长度及其分布电容。制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。非接触电容耦合大面积电极的仪表。则可测电导率低至5×10-8S/cm的液体。

    工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm。酸、碱、盐液的电导率在(10-4~10-1)S/cm之间。低度蒸馏水为10-5S/cm。因此。流量计的使用均不存在问题。但是。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低。认为不能使用。然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例。这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液。资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的。实际使用的水溶液可能用工业用水配比。电导率将比查得的要高。也有利于流量测量。

    根据使用经验。实际应用的液体电导率要比仪表制造厂规定的阈值至少大一个数量级。因为制造厂仪表规范规定的阈值是在各种使用条件较好状态下可测量的zui低值。其受到一些使用条件的限制。如电导率均匀性、连接信号线、外界噪声等。会出现输出晃动现象等。我们在测量低度蒸馏水或去离子水(其电导率接近阈值5×10-6S/cm)时。就多次遇到使用时出现输出晃动的现象。

    5. 液体中含有混入物

    混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作。但测得的是含气泡体积的混合体积流量;如气体含量增加到形成弹(块)状流。因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开。出现输出晃动甚至不能正常工作的现象。

    含有非铁磁性颗粒或纤维的固液两相流体同样可测得两相的体积流量。固体含量较高的流体(如钻井泥浆、钻探固井水泥浆、纸浆等)实际上已属非牛顿流体。由于固体在载体液中一起流动。两者之间有滑动。速度上有差别。单相液体校验的仪表用于固液两相流体测量时会产生附加误差。

    当浆液内有较大颗粒擦过电极表面时。在频率较低的矩形激磁的电磁流量计中会产生尖峰状浆液噪声。使流量信号不稳。这时就要选用较高频率的仪表或有较强抑制浆液噪声能力的仪表。也可选用市电交流激磁的仪表或双频激磁的仪表。

    含有铁磁性物质的流体对通常的电磁流量计。因测量管内磁导率受铁磁体的不同含量而变化。会产生测量误差。但在磁路中置有磁通检测线圈补偿的电磁流量计。可减小混入铁磁体的影响。

    对含有矿石颗粒的矿浆应用。应注意对传感器衬里的磨损程度。测量管内径扩大会产生附加误差。这种场合应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶衬里。同时建议传感器安装在垂直管道上。使管道磨损均匀。消除水平安装下半部局部磨损严重的缺点。也可以在传感器进口端加装喷嘴形护套。相对延长使用期。

    三、安装使用注意事项

    1. 使用时应注意的一般事项

    液体应具有测量所需的电导率。并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀的场所。例如其上游附近加入药液。加液点设于传感器下游。使用时传感器测量管必须充满液体(非满管型例外)。有混合时。其分布应大体均匀。液体应与地同电位。且必须接地。工艺管道用塑料等绝缘材料时。输送液体产生的摩擦静电等。会造成液体与地之间的电位差。

    2. 流量传感器安装

    (1)安装场所

    通常。电磁流量传感器的外壳防护等级为IP65(GB4208-1993《电器产品外壳防护试验标准》规定的防尘防喷水级)。对安装场所有以下要求:

    ①测量混合相流体时。选择不会引起相分离的场所;测量两组分液体时。避免装在混合尚未均匀的下游;测量化学反应管道时。要装在反应充分完成段的下游。
    ②尽可能避免测量管内变成负压。
    ③选择震动小的场所。特别对一体型仪表。
    ④避免附近有大电机、大变压器等。以免引起电磁场干扰。
    ⑤易于实现传感器单独接地的场所。
    ⑥尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体。
    ⑦环境温度在-25℃/-10℃~50℃/600℃范围内。一体形结构温度还受制于电子元器件。范围要窄些。
    ⑧环境相对湿度在10%~90%范围内。
    ⑨尽可能避免受阳光直射。
    ⑩避免雨水浸淋。不会被水浸没。

    如果防护等级是IP67(防尘防浸水级)或IP68(防尘防潜水级)。则无需⑧、⑩两项要求。

    (2)直管段长度要求

    为确保测量的准确性。电磁流量传感器上游也要有一定长度的直管段。但其长度与大部分其他流量仪表相比要求较低。弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线(不是传感器进口端连接面)5倍直径(5D)长度的直管段。不同开度的阀则需10D;下游直管段为(2~3)D或无要求;但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内。

    (3)安装位置和流动方向

    传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可。不受限制。但测量固液两相流体垂直安装。自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重。低流速时固相沉淀等缺点。

    水平安装时要使电极轴线平行于地平线。不要垂直于地平线。因为处于底部的电极易被沉积物覆盖。顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面。使输出信号波动。

    (4)旁路管应便于清洗连接和预置入孔

    为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流动时检查和调整零点。应装旁路管。但大管径管系因受投资和空间位置的限制。往往不易办到。根据电极污染程度来校准测量值。或确定一个不影响测量值的污染程度来判断基准是困难的。除前文所述。采用非接触电极或带清除装置电极的仪表。可解决一些问题外。有时还需要清除内壁附着物。不卸下传感器就地清除。

    对于管径大于(1.5~1.6)m的管系在电磁流量计附近管道上。预置入孔。以便管系停止运行时清洗传感器测量管内壁。

    (5)负压管系的安装

    氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负压管系;正压管系应防止产生负压。例如液体温度高于室温的管系。关闭传感器上下游截止阀停止运行后。流体冷却收缩会形成负压。应在传感器附近装负压防止阀。有制造厂规定PTFE和PFA塑料衬里应用于负压管系的压力可在200C、1000C、1300C时使用的压力必须分别大于27kPa、40kPa、50kPa。

    (6)接地

    传感器必须单独接地(接地电阻应在100Ω以下)。分离型原则上接地应在传感器一侧。转换器接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保护管道上。除了传感器和接地环一起接地外。还要用较粗铜导线(16mm2)绕过传感器跨接管道两连接法兰上。使阴极保护电流在传感器之间隔离。


    有时候杂散电流过大。如电解槽沿着电解液的泄漏电流影响电磁流量计正常测量。则可采取在流量传感器与其连接的工艺之间加电气隔离的办法。同样。在有阴极保护的管线上。阴极保护电流影响电磁流量计测量时。也可以采取本方法。

    3. 转换器安装和连接电缆

    一体型电磁流量计不单独安装转换器;分离型转换器安装在传感器附近或仪表室。场所选择余地较大。环境条件比传感器好些。其防护等级是IP65或IP64(防尘防溅水级)。安装场所的要求与第2节之(1)中③、④、⑥、⑧、⑨、⑩各条相同。环境温度受电子件限制。使用温度范围比⑦条规定所列要窄些。

    转换器和传感器间距离受制于被测介质电导率和信号电缆型号。即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。要用制造厂随仪表所附(或规定型号)的信号电缆。电导率较低、液体和传输距离较长时。也有规定用三层屏蔽电缆的。一般仪表的使用说明书对不同电导率液体给出相应的传输距离范围。单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液时通常可传送的距离为100m。

    为了避免干扰信号。信号电缆必须单独穿在接地保护钢管内。但不能把信号电缆和电源线安装在同一钢管内。


 

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