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工业控制中电磁流量计的选型及应用


文章日期:2018-01-17|阅读数:


摘 要:介绍电磁流量计相比其它流量计的优缺点、选型方法、安装注意事项,从工程使用层面对电磁流量计作了详细的阐述。

0、引言:
 电磁流量计有一系列优良特性, 可以解决其它流量计不易应用的问题, 如脏污流、腐蚀流的测量。在电磁流量计选型、安装和使用方面有一些技巧和注意事项,根据实际应用经验对这些问题进行分析和讨论。
 
1、电磁流量计的优缺点:

 
与其它流量计相比,电磁流量计具有下列优点:
 
(1)由于测量通道是一段光滑直管,不会发生阻塞,因此,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等。
 
(2)不产生流量检测所造成的压力损失, 节能效果好。
 
(3) 所测的体积流量受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响小。
 
(4)流量测量范围度大,量程比可高达1:100。可选流量范围宽,液体流速一般可在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测量范围,而不必拆下仪表进行离线实流标定。
 
( 5 ) 电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽,从几毫米到3 m ;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。
 
(6)可应用于腐蚀性流体的测量。
 
(7) 与其它流量计相比,电磁流量计所需直管段较短。
 
但电磁流量计也存在以下缺点:
 
( 1 ) 不能测量电导率很低的液体,如石油制品。
 
( 2 ) 不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体。
 
(3) 由于衬里材料和电气绝缘材料的限制,通用型电磁流量计不适用于较高温度。
 
( 4 ) 投资相对较高,特别是大口径流量的测量。

2、电磁流量计的选型:
 电磁流量计选型时应注意以下事项:

(1 )液体电导率应高于允许的下限。各制造厂商生产的产品对电导率下限值有不同的数值,目前,一般电磁流量计不能测量电导率低于0.1μS/cm的液体流量。
 
(2 )液体流速应在流量计规定的范围内。一般电磁流量计所测流体平均流速应在1~10m/s 范围内,部分厂家产品的流速范围可在0.3~12m/s(如光华.爱尔美特公司生产的K 型和I F M 型电磁流量计)。若被测液体流速太低,可以考虑加装异径管,使流速控制在规定范围内。为减小加装异径管造成压力损失和影响流速分布,要求异径管中心锥角不超过1 5 °,而且越小越好。
 
(3 )电极形式的选择。通常,不产生结晶、结疤、不沾污电极的流体介质可选标准电极;对有污泥等沾污电极的应用场合,可选用具有手动机械清污附件的刮刀式电极或可更换式电极。
 
(4 )衬里和电极材料的选择。根据液体的腐蚀性选用合适的衬里和电极材料。可查有关材料的防腐蚀手册选定电极材料;对混酸等成分复杂的介质,应做挂片试验。应根据被测介质的腐蚀性,磨损性及温度来选择电磁流量计的衬里材料。
 
 (5) 满足直管段的要求和接地要求。从电极轴线开始测量,一般入口直管段不小于5 D(直径),出口直管段不小于2 D 。为使仪表可靠工作,提高测量精度,不受外界寄生电势的干扰,电磁流量计的传感器应良好地单独接地,接地电阻小于1 0 Ω。若连接仪表的管道内涂有绝缘层或是非金属管道,传感器两侧应装接地环。
 
(6 )机型的选择。根据安装、使用和维护条件,选用检测和变送部分组合在一起的一体型或分体型电磁流量计。
 
(7)仪表防护等级的选择。按照国标GB4208-84和应用环境,选用仪表外壳防护等级。例如,I P 6 5 为防喷水型,它允许水龙头从任何方向对仪表喷水,仪表仍能正常工作;I P 6 7 为防浸水型,它允许仪表短时间内全部浸入水中仍能正常工作。
 
(8 )仪表安装位置的选择。由于电磁流量计不能在不满管或空管情况下工作,所以应保证测量管在所有时间内必须完全注满介质。

3、电磁流量计的安装:
 
安装时应注意以下事项:
 
(1 )液体应具有测量所需的电导率,并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀的场所,例如其上游附近加入药液,加液点***好设于传感器下游;液体有混合时,其分布应大体均匀。
(2 )使用时传感器测量管必须充满液体(非满管型例外)。
 
(3 )液体应与地同电位。当工艺管道是塑料等绝缘材料时,输送液体会产生摩擦静电,造成液体与地间有电位差,为此需良好接地。
3.1 流量传感器的安装
 
3.1.1 安装场所
 
电磁流量传感器对安装场所有以下要求:
 
(1 )测量混合相流体时,应选择不会引起相分离的场所安装传感器;测量双组分液体时,传感器应避免装在混合尚未均匀的下游;测量化学反应物料时,传感器应安装在反应充分完成段的下游。
 
(2 )尽量避免测量管内形成负压。
 
(3 )安装位置应选择震动小的场所,特别是一体型仪表。
 
(4 )远离大电机、大变压器等,避免引入电磁干扰。(5 )选择易于实现传感器单独接地的位置。
 
(6 )尽可能远离腐蚀性气体。
 
(7 )环境温度应在仪表允许范围内,一体型仪表受结构影响,对安装环境温度的要求更高。
 
(8 )环境相对湿度应在仪表允许范围内。
 
(9 )尽可能避免受阳光直照,必要时加防护罩。(1 0 )仪表防护等级应满足应用要求。
 
3.1.2、直管段长度要求:
 根据仪表精度要求,电磁流量传感器上游通常需有5 D 长度的直管段,下游是2 D 长度的直管段。

3.1.3、安装位置和流动方向:
 传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可,不受限制。测量固、液两相流体***好垂直安装,自下而上流动。可防止水平安装时衬里下半部局部磨损严重,低流速时固相沉淀等缺点。水平安装时要使电极轴线平行于地平线,如果电极轴线垂直于地平线,则处于底部的电极易被沉积物覆盖,顶部的电极易被液体中夹带的气泡覆盖电极表面,造成输出信号波动。图1 所示管系中, c d 为适宜位置;a b e 为不宜位置,b 处可能液体不充满,a 、e 处易积聚气体,且e 处传感器后管段短也有可能不充满。对于固、液两相流,c 处亦是不适宜的位置。
图 1  传感器安装位置
图 1  传感器安装位置

3.1.4、旁路管安装:
 在连续生产的工艺管道上,为了在不影响生产的情况下对仪表进行维修拆装或内部清洗,传感器应尽可能采用与主工艺管道并联安装的方式(旁路管安装),如图2所示。正常生产时截止阀1关闭,截止阀2、3打开,流体就可流过流量计实现流量测量。当传感器发生故障需拆下维修时,只要打开截止阀1 ,关闭截止阀2 、 3 ,就能实现在不影响生产的情况下对流量计进行拆除。当需要清洗流量计内部时,只需打开截止阀1 ,关闭截止阀2 、3 ,然后打开流量计两端盲板即可清洗。
图 2 旁路管安装


图 2 旁路管安装
  但是对于管径大于1 . 5m的管系因投资和空间位置限制,不易实现旁路管安装。此时为了便于管系停止运行时维护人员进入管道检测、清洗传感器内壁,需在流量计附近工艺管道上设置人孔。

3.1.5、负压管系的安装:
 氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负压管系。有可能出现负压的正压管系应防止产生负压,例如液体温度高于室温的管系中,当管系停止运行关闭传感器上下游截止阀后,由于流体冷却收缩就会形成负压,此时就应设置如图3 所示的负压防止连接。
图 3  负压防止连接
图 3  负压防止连接  
3.1.6、接地:
  传感器必须单独接地(接地电阻100Ω以下)。分离型仪表原则上接地应在传感器一侧,转换器接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保护管道上,除了传感器和接地环一起接地外,还要用较粗铜导线(1 6m m 2)绕过传感器,跨接到管道的2 个连接法兰上,使阴极保护电流与传感器之间隔离。一些应用场合的杂散电流过大,如电解槽沿着电解液的泄漏电流影响电磁流量计正常测量时,可采取在流量传感器与其连接的工艺管道之间进行电气隔离的办法。对有阴极保护的管道,如果阴极保护电流影响E M F 测量时,也可以采取本方法。

3.2、转换器安装和连接电缆:
   一体型电磁流量计不需要单独安装转换器;分离型电磁流量计的转换器安装在传感器附近或仪表室,安装场所的选择余地较大,转换器安装环境条件比传感器好,其防护等级可降低,例如,可选 IP65 或 IP64 (防尘防溅级)。安装场所的要求与3.1.1中(3)、(4)、(6)、(7)、(8)、(9)各条相同。
  转换器和传感器间距离受被测介质电导率和信号电缆型号(即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等)的制约,需选用制造厂随仪表所附(或规定型号)的信号电缆。一般仪表“使用说明书”对不同电导率液体提供允许的传输距离范围。通常,单层屏蔽电缆的传送距离为100 m。
  为避免引入干扰信号,信号电缆必须单独穿在接地保护钢管内,不能把信号电缆和电源线安装在同一钢管内。

4、结语:
  随着企业全面走向市场,企业生产经营管理将进一步深化,流量计量越显重要。电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种,只有在正确选型、安装和使用的前提下才能更好地发挥其作用,满足企业计量的要求,实现降低生产成本、提高经济效益的目的。


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