1.電磁流量計(jì)的分類及特點(diǎn)
1.1電磁流量計(jì)的工作原理
電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。即導(dǎo)體在磁場中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。導(dǎo)電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動(dòng),與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢,E= KBdv E一為電極間的信號電壓(v)B一磁通密度(T)d一測量管內(nèi)徑(m)v一平均流速(m/s)式中k,d為常數(shù),由于勵(lì)磁電流是恒流的,故B也是常數(shù),則由E=KBdv可知,體積流量Q與信號電壓E一成正比,即流速感應(yīng)的信號電壓E與體積Q成線性關(guān)系。因此,只要測量出E就可確定流量Q,這是電磁流量計(jì)的基本工作原理。
1.2電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
電磁流量計(jì)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。電磁流量計(jì)不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失,儀表的阻力僅是同長度管道的沿程阻力,節(jié)能效果顯著,對于要求低阻力損失的大管徑供水管道ZUI為適合。電磁流量計(jì)所測得的體積流量,實(shí)際上不受流體密度粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率(只要在某閾值以上)變化明顯的影響。與其他大部分流量儀表相比,前置直管段要求較低。電磁流量計(jì)測量范圍度大,通常為20:1~50:1,可選流量范固寬。滿度值液體流速可在0.5~10m/s內(nèi)選定。有些型號儀表可在現(xiàn)場根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量。電磁流量計(jì)的口徑范圍寬,從幾毫米到3m?？蓽y正反雙向流量,也可測脈動(dòng)流量,只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線性的。易于選擇與流體接觸件的材料品種,可應(yīng)用于腐蝕性流體。電磁流量計(jì)不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如有機(jī)溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。通用型電磁流量計(jì)由于襯里材料和電氣絕緣材料限制,不能用于較高溫度的液體;有些型號儀表用于過低于室溫的液體,因測量管外凝露而破壞絕緣。
1.3電磁流量計(jì)的分類
市場上通用型產(chǎn)品和特殊型儀表可以從不同角度分類。如按激磁電流方式劃分,有直流激磁交流(工頻或其他類率)激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。按輸出信號連線和激磁(或電源)連線的制式分類,有四線制和二線制。按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類,有分離型和一體型。按流量傳感器與管道連接方法分類,有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛(wèi)生型連接和螺紋連接。按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類,有接觸型和非接觸型。按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類,有短管型和插入型。按用途分類,有通用型、防爆型、衛(wèi)生型、防侵水型和潛水型等。
2.1應(yīng)用概況
電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域**。大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所,如測量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色治金業(yè)的礦漿、選煤廠的煤漿、化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制和監(jiān)漏,長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。
2.2精度等級和功能
市場上通用型電磁流量計(jì)的性能有較大差別,有些精度高、功能多,有些精度低、功能簡單。精度高的儀表基本誤差為(0.5%~±1%)R,精度低的儀表則為(土1.5%-土2.5%)FS,兩者價(jià)格相差1-2倍。因此測量精度要求不很高的場所選用高精度儀表在經(jīng)濟(jì)上是不合算的。有些型號儀表聲稱有更高的精確度,基本誤差僅(土0.2%~士0.3%)R,但有嚴(yán)格的安裝要求和參比條件,例如環(huán)境溫度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(biāo)準(zhǔn)裝置上作實(shí)流校準(zhǔn),以減少夾裝不善的影響。因此在多種型號選擇比較時(shí)不要單純只看高指標(biāo),要詳細(xì)閱讀制造廠樣本或說明書做綜合分析。市場上電磁流量計(jì)的功能差別也很大,簡單的就只是測量單向流量,只輸出模擬信號帶動(dòng)后位儀表;多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片(ASIC),以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、 PROFTBUS、Modbus、 CONFIG、F現(xiàn)場總線等。
2.3流速、滿度流量、范圍度和口徑選儀表口徑不一定與管徑相同,應(yīng)視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體,管道流速一般是經(jīng)濟(jì)流速1.5~3m/s。流量計(jì)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(jì)滿度流量時(shí)液體流速可在1~10m/s范圍內(nèi)選用。上限流速在原理上是不受限制的,然而通常建議不超過5m/g,除非村里材料能承受液流沖刷,實(shí)際應(yīng)用很少超過7m/a,超過10m/a則更為罕見。滿度流量的流速下限一般為1m/,有些型號儀表則為0.5m/s。有些工程運(yùn)行初期流量偏低或在流速偏低的管系,從測量精度角度考慮,儀表口徑應(yīng)改用小于管徑,以異徑管連接之。用于有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體,選用流速不低于2m/s,ZUI好提高到3-4m/s或以上,起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強(qiáng)的流體,常用流速應(yīng)低于2-3m/s,以降低對村里和電極的磨損。在測量接近閾值的低電導(dǎo)液體,盡可能選定較低流速(小于0.5~1m/s),因流速提高流動(dòng)噪聲會(huì)增加,而出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象。電磁流量計(jì)的范圍度是比較大的,通常不低于20,帶有量程自動(dòng)切換功能的儀表,可超過50~100。
2.4液體電導(dǎo)率
使用電磁流量計(jì)的前提是被測液體須是導(dǎo)電的,不能低于閾值。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測量誤差直至不能使用,超過值即使變化也可以測量,示值誤差變化不大。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間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(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)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(dǎo)率低至5×10-8S/cm的液體。工業(yè)用水及其水溶液、酸、堿、鹽液等,使用都不存在問題。石油制品和有機(jī)溶劑電導(dǎo)率過低就不能使用。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低,認(rèn)為不能使用,然而實(shí)際工作中會(huì)遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例。對于水溶液,資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實(shí)驗(yàn)室測得的,實(shí)際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比,電導(dǎo)率將比査得的要高,也有利于流量測量。實(shí)際應(yīng)用的液體電導(dǎo)率ZUI好要比儀表制造廠規(guī)定的值至少大ー個(gè)數(shù)量級。
2.5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蹕時(shí)斷開,出現(xiàn)輸出晃動(dòng)甚至不能正常工作。含有非鐵磁性顆?；蚶w維的固液雙相流體同樣可測得二相的體積流量。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(shí)際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動(dòng),兩者之間有滑動(dòng),速度上有差別,單相液體校驗(yàn)的儀表用于固液雙相流體會(huì)產(chǎn)生附加誤差。在漿液內(nèi)有較大顆粒擦過電極表面,在頻率較低的矩形激磁的會(huì)產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲,使流量信號不穩(wěn),就要選用較高頻率的儀表或有較強(qiáng)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(zhì)的流體對通常的,因測量管內(nèi)磁導(dǎo)率受鐵磁體的不同含量而變化,會(huì)產(chǎn)生測量誤差。但在磁路中置有磁通檢測線圈補(bǔ)償?shù)?可減小混入鐵磁體的影響。對含有礦石顆粒的礦漿應(yīng)用,應(yīng)注意對傳感器村里的磨損程度,測量管內(nèi)徑擴(kuò)大會(huì)產(chǎn)生附加誤差。這種場合應(yīng)選用耐磨性較好的陶瓷村里或聚氨酯橡膠村里,同時(shí)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(yán)重的缺點(diǎn)。也可以在傳感器進(jìn)口端加裝噴嘴形護(hù)套,相對延長使用期。
2.6附著和沉淀
測量易在管壁附著和沉淀物質(zhì)的流體時(shí),若附著的是比液體電導(dǎo)率高的導(dǎo)電物質(zhì),信號電勢將被短路而不能工作,若是非導(dǎo)電層則首先應(yīng)注意電極的污染,如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刮刀式清垢電極等。易產(chǎn)生附著的場所可提高流速以達(dá)到自清掃的目的,還可以采取較方便的易清洗的管道連接,可不拆卸清洗傳感器。非接觸型電極電磁流量計(jì)附著非導(dǎo)電膜層,儀表仍能工作,但若為高導(dǎo)電層則同樣不能工作。
3.結(jié)束語
目前,電磁流量計(jì)的種類很多,應(yīng)用也很**,在流量測量方面發(fā)揮著越來越重要的作用而且其技術(shù)更新很快,不斷有新型的電磁流量計(jì)推向市場。只有把握電磁流量計(jì)發(fā)展方向,才能更好地了解它,應(yīng)用它,使它更好地服務(wù)于生產(chǎn)和計(jì)量工作。
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一種電磁流量計(jì)的無襯里測量頭的技術(shù)
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高壓電磁流量計(jì)電極結(jié)垢的解決方案
