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电磁流量计的分类和选型

时间:2011/7/22 10:29:30 点击:1933

  核心提示:1 电磁流量计的分类及优点  1.1 电磁流量计的工作原理  电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势,E=KBdvE—为...

  1 电磁流量计的分类及优点

  1.1 电磁流量计的工作原理

  电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势,E=KBdvE—为电极间的信号电压(v)B—磁通密度(T)d—测量管内径(m)v—平均流速(m/s)式中k,d为常数,由于励磁电流是恒流的,故B也是常数,则由E=KBdv可知,体积流量Q与信号电压E-成正比,即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此,只要测量出E就可确定流量Q,这是电磁流量计的基本工作原理。

  1.2 电磁流量计的优点

  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。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,节能效果显著,对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。电磁流量计所测得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率(只要在某阈值以上)变化明显的影响。与其他大部分流量仪表相比,前置直管段要求较低。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0.5~10m/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。电磁流量计的口径范围宽,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。易于选择与流体接触件的材料品种,可应用于腐蚀性流体。电磁流量计不能测量电导率很低的液体,如有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。通用型电磁流量计由于衬里材料和电气绝缘材料限制,不能用于较高温度的液体;有些型号仪表用于过低于室温的液体,因测量管外凝露而破坏绝缘。

  1.3 电磁流量计的分类

  市场上通用型产品和特殊型仪表可以从不同角度分类。如按激磁电流方式划分,有直流激磁、交流(工频或其他频率)激磁、低频矩形波激磁和双频矩形波激磁。按输出信号连线和激磁(或电源)连线的制式分类,有四线制和二线制。按转换器与传感器组装方式分类,有分离型和一体型。按流量传感器与管道连接方法分类,有法兰连接、法兰夹装连接、卫生型连接和螺纹连接。按流量传感器电极是否与被测液体接触分类,有接触型和非接触型。按流量传感器结构分类,有短管型和插入型。按用途分类,有通用型、防爆型、卫生型、防侵水型和潜水型等。

  2 电磁流量计选型要点

  2.1 应用概况

  电磁流量计应用领域广泛。大口径仪表较多应用于给排水工程。中小口径常用于固液双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。

  2.2 精度等级和功能

  市场上通用型电磁流量计的性能有较大差别,有些精度高、功能多,有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为(±0.5%~±1%)R,精度低的仪表则为(±1.5%~±2.5%)FS,两者价格相差1~2倍。因此测量精度要求不很高的场所选用高精度仪表在经济上是不合算的。有些型号仪表声称有更高的精确度,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设备上作实流校准,以减少夹装不善的影响。因此在多种型号选择比较时不要单纯只看高指标,要详细阅读制造厂样本或说明书做综合分析。市场上电磁流量计的功能差别也很大,简单的就只是测量单向流量,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。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片(ASIC),以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF现场总线等。

  2.3 流速、满度流量、范围度和口径

  选仪表口径不一定与管径相同,应视流量而定。流程工业输送水等粘度不同的液体,管道流速一般是经济流速1.5~3m/s。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1~10m/s范围内选用。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。有些工程运行初期流量偏低或在流速偏低的管系,从测量精度角度考虑,仪表口径应改用小于管径,以异径管连接之。用于有易粘附、沉积、结垢等物质的流体,选用流速不低于2m/s,最好提高到3~4m/s或以上,起到自清扫、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体,常用流速应低于2~3m/s,以降低对衬里和电极的磨损。在测量接近阈值的低电导液体,尽可能选定较低流速(小于0.5~1m/s),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。

  2.4 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。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。使用时还取决于传感器和转换器间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、酸、碱、盐液等,使用都不存在问题。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。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。实际应用的液体电导率最好要比仪表制造厂规定的阈值至少大一个数量级。

  2.5 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。含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体同样可测得二相的体积流量。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双相流体会产生附加误差。在浆液内有较大颗粒擦过电极表面,在频率较低的矩形激磁的会产生尖峰状浆液噪声,使流量信号不稳,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,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,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。

  2.6 附着和沉淀

  测量易在管壁附着和沉淀物质的流体时,若附着的是比液体电导率高的导电物质,信号电势将被短路而不能工作,若是非导电层则首先应注意电极的污染,譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。易产生附着的场所可提高流速以达到自清扫的目的,还可以采取较方便的易清洗的管道连接,可不拆卸清洗传感器。非接触型电极电磁流量计附着非导电膜层,仪表仍能工作,但若为高导电层则同样不能工作。

  3 结束语

  目前,电磁流量计的种类很多,应用也很广泛,在流量测量方面发挥着越来越重要的作用,而且其技术更新很快,不断有新型的电磁流量计推向市场。只有把握电磁流量计发展方向,才能更好地了解它,应用它,使它更好地服务于生产和计量工作。

作者:佚名 来源:不详
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