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渦街流量計

談電磁流量計的安裝與使用

發(fā)布日期:2022-04-27 點擊率:113


1.  引 言

電磁流量計(簡稱EMF)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。20世紀(jì)50年代初EMF實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用,近年來在世界范圍內(nèi),EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量儀表總數(shù)的5%~6.5%,特別是2000年以來,這個數(shù)值有逐年上升的趨勢。電磁流量計作為工業(yè)流量測量儀表的一種,在其安裝與使用方面有一些技巧和注意事項,在這里結(jié)合我一些切身經(jīng)驗和大家討論,希望能對電磁流量計的正確安裝與使用作出貢獻。

2.  磁流量計的使用優(yōu)點

電磁流量計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?;蚶w維的液固二相流體,如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等;

它不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失,儀表的阻力僅是同一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最為適合;

電磁流量計所測得的體積流量,實際上不受流體密度、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,它的前置直管段要求較低;

電磁流量計的測量范圍度大,通常為20:1~50:1,可選流量范圍寬。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)需要擴大和縮小流量(例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù))不必取下作離線實流標(biāo)定;

電磁流量計的口徑范圍比其他品種流量儀表寬,從幾毫米到3m;可測正反雙向流量,也可測脈動流量,只要脈動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。

當(dāng)然,電磁流量計也有缺點。比如它不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品和有機溶劑等;不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體;通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料的限制,不能用于測量較高溫度的液體。

3.  安裝與使用注意事項

3.1  使用時應(yīng)注意的一般事項

液體應(yīng)具有測量所需的電導(dǎo)率,并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產(chǎn)生電導(dǎo)率不均勻場所,例如其上游附近加入藥液,加液點最好設(shè)于傳感器下游。使用時傳感器測量管必須充滿液體(非滿管型例外)。液體有混合時,其分布應(yīng)大體均勻。液體應(yīng)與地同電位,必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時,輸送液體產(chǎn)生摩檫靜電等原因,造成液體與地間有電位差。

3.2  流量傳感器安裝

3.2.1  安裝場所

通常電磁流量傳感器外殼防護等極為IP65(GB 4208規(guī)定的防塵防噴水級),對安裝場所有以下要求:

1)測量混合相流體時,選擇不會引起相分離的場所;測量雙組分液體時,避免裝在混合尚未均勻的下游;測量化學(xué)反應(yīng)管道時,要裝在反應(yīng)充分完成段的下游;
2)盡可能避免測量管內(nèi)變成負壓;
3)選擇震動小的場所,特別對一體型儀表;
4)避免附近有大電機、大變壓器等,以免引起電磁場干擾;
5)易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所;
6)盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體;
7)環(huán)境溫度在-25/-10~50/600℃范圍內(nèi),一體型結(jié)構(gòu)溫度還受制于電子元器件,范圍要窄些;
8)環(huán)境相對濕度在10%~90%范圍內(nèi);
9)盡可能避免受陽光直照;
10)避免雨水浸淋,不會被水浸沒。

如果防護等級是IP67(防塵防浸水級)或IP68 (防塵防潛水級),則無需上述8)、10)兩項要求。

3.2.2  直管段長度要求

為獲得正常測量精確度,電磁流量傳感器上游也要有一定長度直管段,但其長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。90o彎管、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線(不是傳感器進口端連接面)5倍直徑(5D)長度的直管段,不同開度的閥則需10D;下游直管段為(2~3)D或無要求;但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內(nèi)。各標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長度亦不一致,匯集如表1所示,要求比通常要求高,這是由于為保證達到當(dāng)前0.5級精度儀表的要求。

如閥能開使用時,應(yīng)按閥截流方向和電極軸成45o角度安裝,則附加誤差可大為減少。

3.2.3  安裝位置和流動方向

傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可,不受限制。但測量固、液兩相流體最好垂直安裝,自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重,低流速時固相沉淀等缺點。

水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,不要處于垂直于地平線,因為處于底部的電極易被沉積物覆蓋,頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面,使輸出信號波動。圖1所示管系中,c、d為適宜位置;a、b 、e為不宜位置,b處可能液體不充滿,a、e處易積聚氣體,且e處傳感器后管段短也有可能不充滿,排放口最好如f形狀所示。對于固、液兩相流c處亦是不宜位置。

3.2.4  旁路管、便于清洗連接和預(yù)置入孔

為便于在工藝管道繼續(xù)流動和傳感器停止流動時檢查和調(diào)整零點,應(yīng)裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制,往往不易辦到。根據(jù)電極污染程度來校正測量值,或確定一個不影響測量值的污染程度判斷基準(zhǔn)是困難的。除前文所述,采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表,可解決一些問題外,有時還需要清除內(nèi)壁附著物,則可按圖2所示,不卸下傳感器就地清除。

對于管徑大于1.5~1.6m的管系在EMF 附近管道上預(yù)置入孔,以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內(nèi)壁。

3.2.5  負壓管系的安裝

氟塑料襯里傳感器須謹慎地應(yīng)用于負壓管系;正壓管系應(yīng)防止產(chǎn)生負壓,例如液體溫度高于室溫的管系,關(guān)閉傳感器上下游截止閥停止運行后,流體冷卻收縮會形成負壓,應(yīng)在傳感器附近裝負壓防止閥,如圖3所示。有制造廠規(guī)定PTFE 和PFA 塑料襯里應(yīng)用于負壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時使用的絕對壓力必須分別大于27、40、50KPa。

3.2.6  接地

傳感器必須單獨接地(接地電阻100Ω以下)。分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè),轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護管道上,除了傳感器和接地環(huán)一起接地外,還要用較粗銅導(dǎo)線(16mm2)饒過傳感器跨接管道兩連接法蘭上,使陰極保護電流于傳感器之間隔離。

有時候雜散電流過大,如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響 EMF 正常測量,則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法。同樣有陰極保護的管線上,陰極保護電流影響 EMF 測量時,也可以采取本方法。

3.3  轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜
 
一體型 EMF 無單獨安裝轉(zhuǎn)換器;分離型轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室,場所選擇余地較大,環(huán)境條件比傳感器好些,其防護等級是 IP65 或 IP64 (防塵防濺級)。安裝場所的要求與3.2.1中3)、4)、6)、8)、9)、10)各條相同,環(huán)境溫度受電子器件限制,使用溫度范圍比7)規(guī)定所列要窄些。

轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測介質(zhì)電導(dǎo)率和信號電纜型號,即電纜的分布電容、導(dǎo)線截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠隨儀表所附(或規(guī)定型號)的信號電纜。電導(dǎo)率較低液體和傳輸距離較長時,也有規(guī)定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說明書”對不同電導(dǎo)率液體給出相應(yīng)傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業(yè)用水或酸堿液通??蓚魉途嚯x100m。

為了避免干擾信號,信號電纜必須單獨穿在接地保護鋼管內(nèi),不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。

4.  結(jié)論

隨著企業(yè)全面走向市場,企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理將進一步深化,流量計量越顯重要,電磁流量計作為工業(yè)流量測量儀表的一種,要發(fā)揮其作用,在選用好的基礎(chǔ)上如何正確安裝與使用就成了一個關(guān)鍵的問題。因此,自動化儀表專業(yè)人員在具備一定的專業(yè)知識的前提下,有必要在其如何正確安裝與使用方面掌握一定的技巧和方法,唯有如此,才能滿足企業(yè)的要求,使流量計量發(fā)揮重要作用。

參考文獻
[1] 梁國偉,蔡武昌主編《流量測量技術(shù)及儀表》北京:機械工業(yè)出版社,2002.06
[2] 吳永生,方可人主編《熱工測量及儀表》 北京:水利電力出版社,1995
[3] 王紹純主編《自動檢測技術(shù)》(第二版)[M] 北京:冶金工業(yè)出版社,1995

作者簡介:董高峰  男,生于1976年,助理工程師,2001年畢業(yè)于寶雞文理學(xué)院,工學(xué)學(xué)士,現(xiàn)從事儀器儀表開發(fā)。
工作單位:浙江省衢州市巨化集團工程有限公司儀表廠郵編:324004
聯(lián)系電話:13676610953   或   0570-3617760
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