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电磁流量计
发布日期:2016年11月30日

结构
电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。
电磁流量计产品图
电磁流量计产品图
磁路系统:其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现,其优点是结构比较简单,受交流磁场的干扰较小,但它易使通过测量导管内的电解质液体极化,使正电极被负离子包围,负电极被正离子包围,即电极的极化现象,并导致两电极之间内阻增大,因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时,永久磁铁相应也很大,笨重且不经济,所以电磁流量计一般采用交变磁场,且是50HZ工频电源激励产生的。
测量导管:其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。
电极:其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。
外壳:应用铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外磁场的干扰。
衬里:在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
转换器:由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。
特点
1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
2、测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低。对浆液测量有独特的适应性;
3、合理选择传感器衬里和电极材料,即具有良好的耐腐蚀和耐磨损性;
4、转换器采用新颖励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达150:1;
5、转换器可与传感器组成一体型或分离型;
6、转换器采用16位高性能微处理器,2x16LCD显示,参数设定方便,编程可靠;
7、流量计为双向测量系统,内装三个积算器:正向总量、反向总量及差值总量;可显示正、反流量,并具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART;
8、转换器采用表面安装技术(SMT),具有自检和自诊断功能;
9、测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,因此测量精度高。
10、测量管道内无阻流件,因此没有附加的压力损失;测量管道内无可动部件,因此传感器寿命极长。
11、由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的,是管道载面上的平均值,因此传感器所需的直管段较短,长度为5倍的管道直径。
12、转换器采用国际最新最先进的单片机(MCU)和表面贴装技术(SMT),性能可靠,精度高,功耗低,零点稳定,参数设定方便。点击中文显示LCD,显示累积流量,瞬时流量、流速、流量百分比等。
13、双向测量系统,可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料,确保产品的性能在长时候内保持稳定。
分类
按照外加磁场类型的不同,电磁流量计主要有直流式和感应式两种。直流式电磁流旱计(图2)的外加恒下磁场B垂直于管轴,C、D处装有两个电极,用来测量流体横越磁场时所感生的电动势U。流量Q可用下式求出:

式中A为管道横截面积;d为管道直径;k为修正系数,用来修正导出公式时未计及的因素(如流量计管道内的流速事实上并不均匀)的影响。在常的流量计中,k约为0.8,但对于特定尺寸、用于特定工况的电磁流量计,则要用容积法(一定时间内流过的容积)标定k值。磁场可由永久磁铁产生,磁铁材料一般是铝-镍-钴合金。流量大时,因管径较大,故采用无铁芯激磁绕组,通以它常直流电流来产生一个近似均匀的磁场。
感应式电磁流量计 在被测流体温度过高或对电极有强烈腐蚀作用等情况下,可采用感应式电磁流量计(图2)。A、B为匝数相等的两个交流激磁绕组(图中画的是截面),绕组之间是串联的,但各自的电流方向相反。当流体静止时,通过感应线圈C的合成磁通为零,故线圈中没有感生的交变电动势。流体流动时感应线圈中就产生交变电动势,其大小与流速成正比。基于这一原理,还有很多改型方案。例如用一个激磁绕组,而在它的对称的两侧各安置一方向相反的感应线圈并串联起来(图3)流体流动时,磁力线向流动方向移动,使两边感应线圈中的大吃一惊生电动势不为零,由此可间接表示出流量的大小。
电磁流量计的管道内没有其他部件,所以除用于测量导电流体的流量外,还可用于测量各种粘度的不导电液体(其中加入易电离物质)的流量。在核能工业中经常使用电磁流量计。
图2 直流式电磁流量计
图2 直流式电磁流量计
图3 感应式电磁流量计
图3 感应式电磁流量计
电磁流量计就显示方式分为:分体型电磁流量计,一体型电磁流量计。系列公称通径DN15~DN3000。
分体型电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表,采用单片机嵌入式技术,实现数字励磁,同时在电磁流量计上采用CAN现场总线,属国内首创,技术达到国内领先水平。
分体型电磁流量计在满足现场显示的同时,还可以输出4~20mA电流信号供记录、调节和控制用,现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。
分体型电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外,还可测量液固两相流,高粘度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。
一体型电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制定,用来测量导电流体的体积流量。由于独特的特点已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量。主要用于化工、造纸、食品、纺织、冶金、环保、给排水等行业,与计算机配套可实现系统控制。
1.电磁流量计没有可动部件,也没有阻流件,不会引起压力损失,同时也不会引起磨损,阻塞等问题。
2.电磁流量计是一体积流量测量仪表,在测量过程中不受被测介质的温度、粘度、密度以及导电率(在一定范围内)的影响。
3.电磁流量计的量程范围宽,可达1:100。此外,电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称的流动状态(层流或紊流)无关。
4.电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,而且线性好,因此可以将测量信号直接用转换器线性的转换成标准信号输出。LD-T型可就地指示,LD型可远距离传送。
选购
口径与量程的选择
变送器口径通常选用与管道系统和同的口径。如果份道系统有待设计,则可根据流母范围和流速来选择口径。对于电磁流量计来说,流速以2-4m/s较为适宜。在特殊情况下. 如液体中带有固体颗粒,考虑到磨损的情况,可选常用流速≤3m/s,对于易附管壁的流体,可选用流速≤2m/s,流速确定以后,可根据

来确定变送器口径。
变送器的量程可以根据两条原则来选择:一是仪表满量程大于预计的最大流最值,二是正常流址大于仪表满量程的50%,以保证一定的测量精度。
衬里选择
电磁流量计内衬材料正确选用方法
应根据被测介质的腐蚀性,磨损性和温度来选择内衬材料:
一、天然橡胶(软橡胶)
1、较好的弹性,耐磨性和扯断力
2、耐一般的弱酸、弱碱的腐蚀
3、 测水、污水
二、耐酸橡胶(硬橡胶)
可耐常温下的盐酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾的腐蚀,但不耐强氧化剂的腐蚀
测一般的酸、碱、盐溶液
三、氯丁橡胶(Neoprene)
1、极好的弹性,高度的扯断力,耐磨性能好
2、耐一般低浓度的酸碱、盐溶液的腐蚀,但不耐氧化性介质的腐
<80℃;
测水、污水、泥浆和矿浆
四、聚胺脂橡胶(Polyurethane)
1、极好的耐磨性能
2、耐酸、碱性能差
<40℃
测中性强磨损的煤浆、泥浆和矿浆
五、聚四氟乙烯(PTFE)
1、耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸、王水、浓碱和各种有机溶剂
2、耐磨性能好,粘接性能差
-80~+180℃;
测浓度、浓碱强腐蚀性溶液及卫生类介质
应用现场选型
1.了解工艺参数
(1)了解被测液体名称(由用户提供)
(2)了解被测液体的最大流量、常用流量、最小流量(由用户提供)
(3)了解工艺管径(由用户提供)
(4)了解介质温度(由用户提供)
(5)了解介质压力(由用户提供)
(6)了解被测流体的电导率(由用户提供)
(7)了解是否有负压情况存在(由用户提供)
2.初步选型
(1) 根据了解到的被测介质的名称和性质,确定是否采用电磁流量计(由业务员确定)
注意:电磁流量计只能测量导电液体流量,而气体、油类和绝大多数有机物液体不在一般导电液体之例
(2)根据了解到的被介质性质,确定电极材料
注意;公司一般提供不锈钢、哈氏、钛和钽等四种电极,选用哪种电极应根据介质性质查相关资料手册
(2)根据了解到的介质温度确定采用橡胶还是四氟内衬(由营销员确定)
注意:橡胶耐温不得超过80C;
四氟耐温150C,瞬间可耐180C;
城市污水一般可采用橡胶内衬和不锈钢电极
(3)根据了解到的介质压力,选择表体法兰规格(由营销员确定)
注意:电磁法兰规格通常为当口径由DN10-250时,法兰额定压力≤1.6Mpa;
当口径由DN250-1000时,法兰额定压力≤1.0Mpa;
当介质实际压力高于上述管径-压力对应范围时,为特殊订货,但最高压力不得超过6.4Mpa
(4)确定介质的电导率
注意:(1)电磁流量计的电导率不得低于5uS/cm
(2)自来水的电导率约为几十到上百个uS/cm,一般锅炉软水(去离子水)导电,纯水(高度蒸馏水)不导电
(3)气体、油和绝大多数有机物液体的电导率远低于5uS/cm,不导电。
3.了解用户要求
(1)了解是组合式就地显示还是分体式远传显示(由用户提供)
注意:当为分体远传显示时请了解最大距离,分离最大距离为100米
(2)了解是否需要其它附加功能(由用户提供)
注意:1、电磁流量计本身带有上下限流量报警、频率和电流输出功能,无须另外特殊订货
2、电磁流量计外壳密封防护等级有IP65和IP68两种,当选择潜水型IP68时属于特殊订货
3、当电磁流量计要和计算机连接时,需增加RS-485通讯口,属于特殊订货
4.选型:通过上述步骤后,可最后确定电磁流量计型号规格。
使用方法
电磁流量计有两个运行状态:自动测量状态和参数设置状态。
  仪表通电时,自动进入测量状态。在自动测量状态下,电磁流量计自动完成各测量功能并显示相应的测量数据。在参数设置状态下,用户使用四个面板键,完成仪表参数设置。
  1、按键功能
1.1自动测量状态下键功能
  下键:循环选择屏幕下行显示内容;
  上键:循环选择屏幕上行显示内容;
  复合键+确认键:进入参数设置状态;
  确认键:返回自动测量状态;
  测量状态下,LCD显示器对比度的调节:小液晶是通过“复合键+上键”或“复合键+下键”按数秒钟;大液晶是通过调节大液晶背面的电位器来实现。
  1.2参数设置状态下键功能
  下键:光标处数字减1;
  上键:光标处数字加1;
  复合键+下键:光标左移;
  复合键+上键:光标右移;
  确认键:进入/退出子菜单;
  确认键:在任意状态下,连续按下两秒钟,返回自动测量状态。
  注:1.使用“复合键”时,应先按下复合键再同时按住上“上键”或“下键”
  2.在参数设置状态下,3分钟内没有按键操作,仪表自动返回测量状态。
  3.流量零点修正的流向选择,可将光标移至最左面的“+”或“—”用“上键”或“下键”切换使之与实际流向相反。
  4.流量的单位选择,可将光标移至“流量量程设置”菜单的原显示的流量单位下,然后用“上键”或“下键”切换使之符合需要。
  2、参数设置功能键操作
  要进行电磁流量计参数设定或修改,必须使流量计从测量状态进入参数设置状态。在测量状态下,按“复合键+确认键”出现状态转换密码(0000),根据保密级别,按厂家提供的密码对应修改。再按“复合键+确认键”后,则进入需要的参数设置状态。
智能型电磁流量计传感器在工艺管道上的安装
1.智能型电磁流量计测堵管在任何时刻必须完全注满介质,不能在不满管或空管的情况下正常工作。在介质不满管时,可采用抬高流量计后端出水管高度的方法使介质满管,避免不满管及气体附着在电极上。
2.管道内有真空会损坏流量计的内衬,需特别注意。
  3.流动的正方向应与流量计上箭头所指的正方向一致。
  4.智能型电磁流量计即可在直管道上安装,也可以在水平或倾斜管道上安装,但要求二电极的中心连线处于水平状态。
  5.对于液、固两相流体,最好采用垂直安装,使被测介质自上而下流动,可使流量计衬里磨损均匀,延长使用寿命。
  6.流量计在管道法兰附近确保有足够的空间,以便安装和维护。
  7.若测量管道有振动,在流量计的两侧应有固定的支座。
  8.测量介质为重污染液体的,在旁路管道安装流量计本体,不中断工艺运行,即可排空与清流。
  9.安装聚四氟乙烯内衬的流量计时,连接法兰的螺栓应注意均匀拧紧,否则容易压坏聚四氟乙烯内衬,最好用力矩扳手。
仪表安装
方法
电磁流量计简单说是由流量传感器变送器组成的。电磁流量计的安装要求是一定要安装在管路的最低点或者管路的垂直段,但是一定是在满管的情况下,对直管段要求是前5D后3D,这样才能保证电磁流量计的使用和对精度的要求。
电磁流量计的测量原理不依赖流量的特性,如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内(如:弯头、切向限流或上游有半开的截止阀)则与测量无关。如果在测量区内有稳态的涡流则会影响测量的稳定性和测量的精度,这时则应采取一些措施以稳定流速分布:
1. 增加前后直管段的长度
2. 采用一个流量稳定器
3. 减少测量点的截面。
1.对外部环境的要求
1.1.流量计应避免安装在温度变化很大或受到设备高温辐射的场所,若必须安装时,须有隔热、通风的措施。
1.2.流量计最好安装在室内,若必须安装于室外,应避免雨水淋浇,积水受淹及太阳暴晒,须有防潮和防晒措施。
1.3.流量计应避免安装在含有腐蚀性气体的环境中,必须安装时,须有通风措施。
1.4.为了安装、维护、保养方便,在流量计周围需有充裕的安装空间。
1.5.流量计安装场所应避免有磁场及强振动源,如管道振动大,在流量计两边应有固定管道的支座。
1. 2. 管道式电磁流量计
2.1.对直段的要求
为了改善涡流与流场畸变的影响,流量计安装的前、后直管段长度有一定要求,否则会影响测量精度(也可安装整流器,尽量避免在靠近调节阀和半开阀门之后安装)。
2.2.对工艺管的要求
流量计对安装点的上、下游工艺管有一定的要求,否则影响测量精度。
a.上、下游工艺管的内径与传感器的内径相同,并应满足:0.98DN≤D≤1.05DN(式中DN:传感器内径,D:工艺管内径)
b.工艺管与传感器必须同心,同轴偏差应不大于0.05DN
2.3.旁通管的要求
为了方便检修流量计,最好为流量计安装旁通管,另外,对重污染流体及流量计需清而流体不能停止的,必须安装旁通管。
a.方便流量计的检修
b.对重污染流体必须安装
c.流体不能停止而流量计需清洗
3.插入式电磁流量计安装要求
3.1.对直管段的要求
入口/出口直管段:入口应≥10×DN;出口应≥5×DN
3.2.对接地点要求
为了使仪表可靠的工作,提高测量精度,不受外界寄生电势的干扰/传感器应有良好的接地,接地电阻小于10.(若金属管道接地良好时,无须专设接地装置)3.3 对安装位置要求如图所示
插入电磁流量计根据现场管路情况不一,不加装球阀的流量计,应在不带压倒管路上安装(即不带压安装可选择不加装球阀的流量计),在管道上开孔直径50,准备把连接焊管焊接在管道的开孔上;对于要求不断流装卸或不允许介质溢出的场合,须加装球阀,即选择带球阀结构的插入式电磁流量计;在管道上开孔直径50,准备把连接焊管焊接在管道的开孔上。
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