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電磁流量計

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化工裝置中電磁流量計的原理▩│↟、選型▩│↟、安裝▩│↟、接線▩│↟、除錯等經驗和注意總結

來源☁·✘✘:作者☁·✘✘:發表時間☁·✘✘:2017-09-26 09:07:33

        流量計選型導則是指按照生產要求☁↟▩↟,從儀表產品供應的實際情況出發☁↟▩↟,綜合地考慮測量的安全▩│↟、準確和經濟性☁↟▩↟,並根據被測流體的性質及流動情況確定流量取樣裝置的方式和測量儀表的型式和規格│╃。

 
       流量測量的安全可靠☁↟▩↟,shou先是測量方式可靠☁↟▩↟,即取樣裝置在執行中不會發生機械強度或電氣迴路故障而引起事故;二是測量儀表無論在正常生產或故障情況下都不致影響生產系統的安全│╃。例如☁↟▩↟,對發電廠高溫高壓主蒸汽流量的測量☁↟▩↟,其安裝於管道中的一次測量元件必須牢固☁↟▩↟,以確保在高速汽流沖刷下不發生機構損壞│╃。因此☁↟▩↟,一般都優先選用標準節流裝置☁↟▩↟,而不選用懸臂樑式雙重喇叭管或插入式流量計等非標準測速裝置☁↟▩↟,以及結構強度低的靶式▩│↟、渦輪流量計等│╃。燃油電廠和有可燃性氣體的場合☁↟▩↟,應選用防爆型儀表│╃。
 
       在保證儀表安全執行的基礎上☁↟▩↟,力求提高儀表的準確性和節能性│╃。為此☁↟▩↟,不僅要選用滿足準確度要求的顯示儀表☁↟▩↟,而且要根據被測介質的特點選擇合理的測量方式│╃。發電廠主蒸汽流量測量☁↟▩↟,由於其對電廠安全和經濟性至關重要☁↟▩↟,一般都採用成熟的標準節流裝量配差壓流量計☁↟▩↟,化學水處理的汙水和燃油分別屬髒汙流和低雷諾數粘性流☁↟▩↟,都不適用標準節流件│╃。對髒汙流一般選用圓缺孔板等非標準節流件配差壓計或超聲多普勒式流量計☁↟▩↟,而粘性流可分別採用容積式▩│↟、靶式或楔形流量計等│╃。水輪機人口水量▩│↟、凝汽器迴圈水量及回熱機組的回熱蒸汽等都是大管徑(400mm以上)的流量測量引數☁↟▩↟,由於加工創造困難和壓損大☁↟▩↟,一般都不選用標準節流裝置│╃。根據被測介質特件及測量準確度要求☁↟▩↟,分別採用插入式流量計▩│↟、測速元件配差壓計▩│↟、超聲波流量計☁↟▩↟,或採用標記法▩│↟、模擬法等無能損方式測流量│╃。為保證流量計使用壽命及準確性☁↟▩↟,選型時還要注意儀表的防振要求│╃。在溼熱地區要選擇溼熱式儀表│╃。正確地選擇儀表的規格☁↟▩↟,也是保證儀表使用壽命和準確度的重要一環│╃。應特別注意靜壓及耐溫的選擇│╃。儀表的靜壓即耐壓程度☁↟▩↟,它應稍大於被測介質的工作壓力☁↟▩↟,一般取1.25倍☁↟▩↟,以保證不發生洩漏或意外│╃。量程範圍的選擇☁↟▩↟,主要是儀表刻度上限的選擇│╃。選小了☁↟▩↟,易過載☁↟▩↟,損壞儀表;選大了☁↟▩↟,有礙於測量的準確性│╃。一般選為實際執行中**大流量值的1.2-1.3倍│╃。安裝在生產管道上長期執行的接觸式儀表☁↟▩↟,還應考慮流量測量元件所造成的能量損失│╃。一般情況下☁↟▩↟,在同一生產管道中不應選用多個壓損較大的測量元件☁↟▩↟,如節流元件等│╃。
 
1 電磁流量計
1.1 電磁流量計的工作原理
       電磁流量計主要由訊號轉換器與感測器構成☁↟▩↟,其原理是基於法拉利電磁感應定律☁↟▩↟,在感測器中與被測管軸線垂直方向安裝一對檢測電極☁↟▩↟,當流量計接入液態介質管道☁↟▩↟,導電液態物質沿管軸側運動時☁↟▩↟,導電液體作切割磁力線運動而產生感應電動勢☁↟▩↟,此感應電動勢由檢測電極測出☁↟▩↟,其理論數值為☁·✘✘:
       E=kVBd
       式中☁·✘✘:E為感應電動勢;k為調整係數☁↟▩↟,因儀表構造而異;V為被測液體平均流速;B為磁感應強度;d為被測管內徑│╃。測量流量時☁↟▩↟,流體流過垂直於流動方向的磁場☁↟▩↟,導電性流體的流動感應出一個與平均流速成正比的電勢│╃。其感應電壓訊號透過兩個電極檢出☁↟▩↟,並透過電纜傳送至轉換器☁↟▩↟,經過訊號處理及相關運算後☁↟▩↟,將累計流量和瞬時流量顯示在轉換器的顯示屏上│╃。
 
       電磁流量計是基於法拉第電磁感應原理研製出的一種測量導電液體體積流量的儀表☁↟▩↟,根據法拉第電磁感應定律☁↟▩↟,導電體在磁場中作切割磁力線運動時☁↟▩↟,導體中產生感應電壓☁↟▩↟,該電動勢的大小與導體在磁場中做垂直於磁場運動的速度成正比☁↟▩↟,由此再根據管徑☁↟▩↟,介質的不同☁↟▩↟,轉換成流量│╃。電磁流量計無節流部件☁↟▩↟,因此壓力損失小☁↟▩↟,該儀表測量流體流量時☁↟▩↟,不受流體溫度▩│↟、壓力▩│↟、密度▩│↟、粘度及流體組份的影響☁↟▩↟,適合於對有懸浮物固體粒子的汙水▩│↟、煤漿的
測量☁↟▩↟,特別適合於對腐蝕性介質的測量│╃。
 
       選型與使用時應注意☁·✘✘:電磁流量計所測液體應具有測量所需的電導率☁↟▩↟,並要求電導率分佈大體上均勻☁↟▩↟,不能用於測量電導率很低的液體☁↟▩↟,如石油製品和有機溶劑等│╃。電磁流量計的測量精度是建立在液體充滿管道的情形下☁↟▩↟,目前在管道中有空氣的情況下測量問題尚未得到很好解決☁↟▩↟,因此電磁流量計不能測量氣體▩│↟、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體│╃。同時應注意不同溫度及腐蝕性介質應選用不同內襯材料和電極材料│╃。電磁流量計雖可以在任意管道上安裝☁↟▩↟,但電磁流量計測量電極的軸線必須保持水平方向☁↟▩↟,且與管道中心線互相垂直│╃。為避免在管內無液體時出現指標不在零位的錯覺☁↟▩↟,電磁流量計的變送器應安裝於任何時候均充滿液體的地方☁↟▩↟,同時☁↟▩↟,該流量計的訊號較為微弱☁↟▩↟,因而在使用時應注意外來干擾對其測量精度和影響☁↟▩↟,變送器應安裝於遠離一切磁源的地方☁↟▩↟,不允許有振動│╃。
 
       電磁流量計對安裝前後直管道有要求☁↟▩↟,只不過比其它類流量計要求要低一些☁↟▩↟,但**關健一點要滿足☁·✘✘:就是滿管│╃。不滿管的情況下容易引起流量計亂跳│╃。
 
       電磁流量計的測量範圍是有限制的☁↟▩↟,許多使用者定表時☁↟▩↟,常常把它和水錶相比較☁↟▩↟,以為可以測量很低的流速☁↟▩↟,其實定貨時不能按原先管道口徑來定貨☁↟▩↟,**好按實際流量來定儀表的口徑│╃。
 
       電磁流量計也有防護等級☁↟▩↟,如果使用者對儀表安裝環境有要求☁↟▩↟,安裝地點在地下陰井或其它一些潮溼的地方☁↟▩↟,建議使用者選用分體式的☁↟▩↟,以免選錯對儀表造成損害│╃。電磁流量計可以測腐蝕性液體☁↟▩↟,但初期使用者要正確辯明介質以及其屬性☁↟▩↟,以免選型時在電極材料的選擇上發生錯誤☁↟▩↟,導致感測器在後期使用過程中報廢☁↟▩↟,給使用者帶來不便和經濟上的損失│╃。
 
       電磁流量計雖說可靠性比較好☁↟▩↟,通常情況下不會損壞☁↟▩↟,但由於其原理決定☁↟▩↟,感測器電極表面一直和液體接觸☁↟▩↟,時間久了☁↟▩↟,電極表面比較容易受汙染│╃。所以電磁流量計在通常使用情況下☁↟▩↟,使用者有條件拆的話☁↟▩↟,建議一年到一年半之間拆出來清洗一次電極☁↟▩↟,以保證流量計整機的測量精度│╃。任何儀器儀表都是需要保養的☁↟▩↟,電磁流量計也不例外│╃。
 
       隨著工業行業的發展☁↟▩↟,對儀器儀表的需求增加☁↟▩↟,儀器儀表行業不斷的發展☁↟▩↟,電磁流量計的用途也越來越廣泛☁↟▩↟,能夠適應不同行業的需求☁↟▩↟,石油☁↟▩↟,化工☁↟▩↟,汙水治理等等│╃。現在的國產電磁流量計質量上完全可以媲美國外同類進口產品☁↟▩↟,功能性▩│↟、穩定性▩│↟、精準性越來越高│╃。電磁流量計用於對複雜的工業管道系統進行流體監測☁↟▩↟,對系統的原料及成品情況進行實時監控▩│↟、為系統的自動化控制提供依據等等│╃。
 
       由於電磁流量計分佈分散☁↟▩↟,執行環境較為複雜☁↟▩↟,其安裝工藝極可能影響其執行工況和發生故障的機率☁↟▩↟,從而影響整個儀表控制系統的執行│╃。故對電磁流量計原理的分析▩│↟、安裝工藝的研究☁↟▩↟,以及除錯技術的不斷總結和更新十分必要│╃。
 
1.2 電磁流量計的選型
(1)口徑選擇│╃。選擇電磁流量計時一般透過流體的性質▩│↟、流速等因素來確定其選用口徑│╃。一般而言☁↟▩↟,當管道流速在0.5~1.5m/s為經濟流速☁↟▩↟,若流體介質對側壁磨損性較小☁↟▩↟,建議長期流速大於3m/s☁↟▩↟,但應小於7m/s☁↟▩↟,此時可選取小於管徑的流量計│╃。
 
(2)內襯材料選擇│╃。電磁流量計主要用於測量流體物質的流量☁↟▩↟,而根據被測物質的腐蝕性▩│↟、磨損性▩│↟、溫度及凝結性等特點☁↟▩↟,應選擇不同內襯材料的流量計│╃。電磁流量計所用的內襯材料及其特點☁·✘✘:
·天然橡膠☁↟▩↟,其耐溫範圍為-10℃~70℃☁↟▩↟,耐磨損▩│↟、絕緣效能好☁↟▩↟,耐腐蝕效能一般│╃。
·氯丁橡膠☁↟▩↟,較天然橡膠具有更好的彈性☁↟▩↟,也更耐磨☁↟▩↟,
但耐寒性較差│╃。
· 聚 氨 脂 橡 膠 ☁↟▩↟, 適 用 溫 度 較 天 然 橡 膠 更 低 ☁↟▩↟, 可
達-25℃│╃。
·丁晴橡膠☁↟▩↟,較天然橡膠更耐高溫☁↟▩↟,更耐磨☁↟▩↟,彈性較差☁↟▩↟,但耐油效能相當好│╃。
·聚四氟乙烯☁↟▩↟,是塑膠的一種☁↟▩↟,它耐酸▩│↟、鹼效能極好☁↟▩↟,但對部分液態氟▩│↟、氧▩│↟、臭氧等非常態物質的腐蝕及負壓等抵抗力較差☁↟▩↟,耐磨損效能也較差│╃。
 
(3)電極材料的選擇│╃。電磁流量計的電極裝於其管道內壁☁↟▩↟,與被測物質直接接觸☁↟▩↟,故應根據被測物質的腐蝕性選定│╃。一般用於製造電極的材料包括☁·✘✘:鈦(Ti)☁↟▩↟,耐強酸性;鉭(Ta)☁↟▩↟,測量精度高;鉑-銥(Pt-Yi)合金☁↟▩↟,耐腐蝕能力強;哈氏合金C(HC)☁↟▩↟,可用於高溫次氯酸鹽▩│↟、硫酸▩│↟、硝酸的測量;316L☁↟▩↟,耐腐蝕能力一般☁↟▩↟,但價格低廉│╃。在選擇電磁流量計時☁↟▩↟,應根據測量的精密度要求▩│↟、被測物腐蝕性▩│↟、價格承受能力來進行電極材料的選取│╃。
 
(4)其它引數的選擇│╃。電磁流量計的選擇還應考慮防護等級▩│↟、連線法蘭及電纜等因素│╃。電磁流量計的連線法蘭選擇應根據管道確定☁↟▩↟,特別對於腐蝕性流體管道☁↟▩↟,不允許隨意對管道進行現場加工焊接☁↟▩↟,應慎重選擇│╃。
 
1.3 電磁流量計的安裝
(1)安裝準備工作│╃。電磁流量計安裝前☁↟▩↟,應仔細核對其引數☁↟▩↟,主要核對其口徑▩│↟、內襯▩│↟、電極等引數是否符合設計要求☁↟▩↟,有集中BA控制的應確認其與控制系統的匹配性│╃。在安裝前☁↟▩↟,應對已安裝好的管道進行防腐處理☁↟▩↟,法蘭介面處應清理乾淨☁↟▩↟,在確認被測物質流向之後☁↟▩↟,按流量計上所標定的方向準備安裝│╃。
(2)安裝方位的選取│╃。由於電磁流量計安裝於流體管道上☁↟▩↟,其測量資料的準確性與其內部液態物質的充滿度有關☁↟▩↟,故在選取安裝位置時☁↟▩↟,應注意以下幾點☁·✘✘:
·流量計不得安裝在泵的抽吸側☁↟▩↟,
·開口排放的管道☁↟▩↟,流量計應裝在可儲存液體的底段☁↟▩↟,以免倒吸空氣影響測量精度☁↟▩↟,
·電磁流量計附近需裝閥門時☁↟▩↟,閥門應裝於流量計的下游;
·管道落差較大時☁↟▩↟,需在流量計的下游設定上彎及排所閥;
·安裝電磁流量計時☁↟▩↟,應充分考慮管道中產生氣泡的可能性☁↟▩↟,予以避免│╃。
 
(3)電磁流量計安裝及接地│╃。電磁流量計的安裝方式一般為法蘭式☁↟▩↟,利用與其匹配的法蘭即可連線管道│╃。在安裝前應確保管道的吹掃▩│↟、試壓等工作已完成│╃。由於電磁流量計的測量感應電流很小☁↟▩↟,電壓較低☁↟▩↟,易受外界電磁噪聲的影響☁↟▩↟,故在安裝時應進行可靠的接地連(跨)接│╃。金屬管道電磁流量計接地連(跨)接方法☁↟▩↟,帶陰極保護的電磁流量計重複接地連線方法│╃。
 
1.4 電磁流量計接線
(1)接線│╃。在電磁流量計接線前☁↟▩↟,應確認其安裝方位▩│↟、方向準確無誤☁↟▩↟,並進行現場清掃☁↟▩↟,無積塵後方可接線│╃。電磁流量計的接線包括電源線▩│↟、輸入/輸出訊號線▩│↟、感測訊號線和工作接地線的連線│╃。
 
(2)輸入/輸出訊號│╃。大部分電磁流量計均可透過外帶的PLC進行程式設計▩│↟、檢測☁↟▩↟,也可透過通訊匯流排接受主控制系統的輸入指令☁↟▩↟,故電磁流量計設定了訊號輸入接點▩│↟、測量值臨界報警指令等接入點│╃。輸出訊號可透過模擬點接出☁↟▩↟,也可與輸出訊號組合透過RS-232通訊介面實現與PC的聯機│╃。
 
(3)感測器連線│╃。若流量計與感測器為分體式安裝☁↟▩↟,流量計與感測器之間還需進行連線☁↟▩↟,用於將感測電流透過流量計的測量終端(實際上是磁極與電壓測量單元)☁↟▩↟,用以測量各被測引數│╃。
 
(4)接地線│╃。由於電磁流量計的工作電流較小☁↟▩↟,極易受外界電場變化的干擾☁↟▩↟,所以其電源▩│↟、訊號線均須配套接地線☁↟▩↟,以確保測量資料的準確☁↟▩↟,消除測量過程中資料的頻繁振盪│╃。
 
1.5 電磁流量計除錯(相關文章推鍵☁·✘✘:選礦工程中電磁流量計的安裝除錯技術注意▩│↟、自來水行業電磁流量計安裝除錯中的關鍵控制點研究
       (1)除錯前檢查及準備│╃。電磁流量計在除錯前☁↟▩↟,應對管道及流量計進行徹底檢查☁↟▩↟,包括管道雜物等清理☁↟▩↟,油性介質管道還需進行乾燥處理│╃。除錯前的檢查還包括電氣線路的檢查☁↟▩↟,shou先應對線路的接地進行檢測☁↟▩↟,確保接地可靠後方可進行其它線路的測試檢查☁↟▩↟,以免造成線路容性效應☁↟▩↟,儲存電量☁↟▩↟,或是測量電源對儀器產生破壞作用│╃。另外☁↟▩↟,還需進行絕緣電阻及接地電阻測試│╃。
 
       (2)通水除錯│╃。無論是測量水性介質▩│↟、混懸液體☁↟▩↟,還是測量油性介質的儀表☁↟▩↟,在正式除錯前☁↟▩↟,均應模擬實際測量介質的溫度▩│↟、壓力▩│↟、流速等條件進行通水除錯│╃。若在通水試驗過程中發生異常☁↟▩↟,或是引數缺失☁↟▩↟,應對儀表進行單體檢測或送出產單位進行校驗│╃。
 
       (3)系統除錯│╃。電磁流量計在進行完單項功能通水測試☁↟▩↟,控制主機各項預備除錯完成後☁↟▩↟,可進行系統除錯│╃。油性介質管道需進行乾燥後方可通入被測介質進行系統運轉│╃。系統除錯時☁↟▩↟,主機系統應預先對各個測量點進行編碼掃描☁↟▩↟,確保各儀表部件均在正常工作狀態後方可進行功能性除錯│╃。功能性除錯時☁↟▩↟,由主機系統對各儀表分別進行引數的讀取☁↟▩↟,臨界值報警試驗等☁↟▩↟,然後進行控制資料的寫入│╃。逐一進行除錯☁↟▩↟,並將相關資料傳送到相關上機位進行
分析│╃。主機在系統各儀表除錯完成後☁↟▩↟,可進行儀表終端單體PLC程式設計除錯│╃。PLC程式設計除錯對儀表除錯具有重要意義☁↟▩↟,它可在不影響主機工作狀態的情況下☁↟▩↟,對單個儀表進行資料讀取▩│↟、引數寫入和調整│╃。現代PLC技術的發展☁↟▩↟,使其在電磁儀表調控中的應用顯得更加方便☁↟▩↟,大部分的電磁流量計均可選購與其產品相配套的PLC程式設計控制器☁↟▩↟,透過專門的介面☁↟▩↟,可進行單個儀表的除錯│╃。
 
       除錯完成後☁↟▩↟,應在連續的工況條件下進行24小時的不間斷測量☁↟▩↟,觀察其測量資料的穩定性▩│↟、可靠性☁↟▩↟,並結合其它測量方式進行校對☁↟▩↟,直至系統各電磁儀表均能按設計要求執行☁↟▩↟,方可進行系統預驗收│╃。透過電磁流量計在工業管道控制系統的應用☁↟▩↟,在儀表的選型▩│↟、安裝工藝的調整▩│↟、試驗等方面進行總結☁↟▩↟,為提高工業管道控制系統中電磁儀表安裝▩│↟、除錯的成功率積累了一定的技術經驗☁↟▩↟,為工業管道控制系統更高程度的整合化▩│↟、自動化提供了實踐經驗│╃。
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