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电磁流量计

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电磁流量计安装要求、注意事项、接地和使用维护

来源:作者:发表时间:2017-07-07 10:03:08

 摘要: 掌握电磁流量计正确的安装和使用方法可延长其使用寿命,为化工生产提供计量保证。而叙写本文简述电磁流量计的工作原理和电磁流量计的安装、电磁流量计接地、使用维护。

 
1 电磁流量计的工作原理
        电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律而工作的流量测量仪表。测量范围通常能达到 20 ∶ 1,其测量的体积流量不受流体密度、粘度、温度压力等变化明显的影响。它能测量具有一定电导率的液体或液固混合物的体积流量,常用于检测酸、碱、盐、含固体颗粒液体的流量,这是它优越于其他流量计的特点,但电磁干扰和振动、腐蚀等因素对它影响较大。电磁流量计由传感器和转换器组成。
        电磁流量计传感器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部分组成,它将流量的变化转换成感应电动势的变化。转换器由电子元器件组成,它将微弱的感应电势放大,并转换成统一的标准信号输出,以便进行远传指示、记录、积算和调节。
 
                设在均匀磁场中,垂直于磁场方向有一个直径为 D 的管道。管道由导磁材料制成,内表面衬挂绝缘衬里。当导电的流体在导管内流动时,导电流体切割磁力线,因而在与磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电动势,如安装一对电极,则电极间产生和流速成比例的电位差。
                Ex = BDv (1)
                式中:Ex ———感应电动势;B———磁感应强度;D———管道内径;v———流体在管道中平均流速。
                由上式可得 v = E x /BD
QQ截图20170707100657.jpg
                由上式可见,流体在管道中的体积流量与感应电动势成正比。在实际工作中由于永久磁场产生的感应电动势为直流,可导致电极极化或介质电解,引起检测误差,所以工业用仪表中多使用交变磁场。
此时,B = B max sinωt(3)
                感应电动势为
                QQ截图20170707100739.jpg
                式中:K =4B max /(D·π)·sinωt。
 
                当管道直径 D 和磁感应强度 B 不变时,感应电势 Ex 与体积流量 q v 成线性关系。若在管道两侧各插入一根电极,就可引出感应电势 E x ,测量此电势,就可求得流量qv 。
 
2 电磁流量计的安装要求
        选择正确的安装点和安装方法是使用好电磁流量计的关键,若安装失误,不但会影响测量精度,还会影响流量计的使用寿命,甚至会损坏流量计。
2. 1 直管段要求
        为保证电磁流量计的测量精度,仪表所在的上下游管段内壁应清洁,无明显凹痕、积垢和起皮等现象。流量计安装位置上下游直管段一般遵循前十后五原则,要求前直管段不小于10 D,后直管段不小于5 D;若在上游管段处有其他化学物质注入的情况下,极易导致电导率的不均匀性,流量计应尽量远离主入口至少20 D 处(如图        1);若电磁流量计上下游采用异径管时,异径管中心锥角 α 应小于15°(如图2)。
电磁流量计安装示意图
异径管示意图
2. 2 电磁流量计安装注意事项
        (1)电磁流量计表体上的箭头所指方向为流体的正方向。
        (2)传感器尽量避免在架空的非常长的管道上安装传感器,若不得已安装时,必须在传感器上下游2D 处分别设置管道紧固装置,以防止较大的震动;
        (3)测量电极的轴线近似于水平方向(如图3)。
电极轴线示意图
        (4)传感器应安装于管内任何时候均充满流体的地方,以免在管内无液体时出现指针不在零位的错觉。一般传感器的安装方向不限,以流体流过电极不形成气泡造为原则。
        (5)测量固液两相流体时,传感器最好垂直安装,且流体自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部分磨损严重。
        (6)安装在工艺不允许流量中断的管道时,应考虑仪表的清洗和维护,应安装旁通管道(如图 4)
电磁流量计安装示意图
        (7)应在传感器的下游安装控制阀和切断阀,不应安装在上游。
        (8)流量计绝对不能安装在泵的进口处,应安装在泵的出口处。
        (9)在电磁流量计的附近加负压防止阀,打开阀门,以防止传感器内形成负压,以导致衬里与金属导管剥离,引起电极泄露。
        (10)管道内径应与表体内径保持一致,以避免由节流产生漩涡流现象。安装环境应远离强磁场设备以防干扰,应尽量安装在干燥通风避免阳光直射处,不宜在潮湿、易积水的地方。
        (11)安装聚四氟乙烯衬里的流量计时,连接两个法兰的螺栓在拧紧时应注意均匀用力,否则容易压坏聚四氟乙烯衬里,最好应力矩扳手。
        (12)当管道内流速偏低,工艺流量又较稳定,为满足仪表对流速范围的要求,在仪表部分局部提报流速,可选择流量计口径小于工艺管道,并在流量计的前后加接异径管。为了在安装异径管后不过多影响流场分布,不影响电磁流量计的精度,要求异径管的中心锥角 α 不大于 15°,越小越好。这样可把异径管视为直管段的一部分。
 
2. 3 电磁流量计接地
       传感器的信号较微弱,一般为 2. 5 mV ~8 mV,尤其是当流量很小时,只有几微伏,因而在使用时要特别注意外来干扰对其测量精度的影响。所以安装时传感器的外壳、屏蔽线、测量导线、传感器两端的管道均需接至单设的接地点,以免因电位不等而引入附加干扰,同时避免附近有大电机、大变压器等磁源的干扰。下面简单介绍接地环接地方法。
       (1)传感器在金属管道上安装(金属管道内壁没有绝缘层),如图 5。
传感器在金属管道上安装
        (2)传感器在塑料管道上或在绝缘衬里的管道上安装时,如图 6,传感器两端必须安装接地环或接地法兰。使管内流动的被测介质与大地短路,具有零电位,否则电磁流量计无法正常工作。
传感器在塑料管道上安装
        (3)传感器在阴极保护管道上安装时,必须在传感器的两端安装接地环(或接地法兰)。因为有阴极保护的管道和地之间有一定的电位差,因此被测介质有很高的共模接地电位,所以传感器必须使用接地环,否则电磁流量计无法正常工作。
        (4)接地环接地要注意的问题,一是接地环要装在流量计的两侧端面上,它们必须与连接管道的法兰绝缘;二是仪表两侧连接管的法兰应该用截面积为 16 mm 2 的铜导线绕过传感器相连,使阴极保护电位与流量计之间的隔离;三是法兰连接螺栓必须绝缘,应使用绝缘材料制造的衬套和垫圈。
 
3 电磁流量计的使用维护
        (1)电磁流量计在正式运行前,接通电源后应在传感器充满介质的静止状态下调零。
        (2)使用电源时,传感器的二次表需使用同一相线,以免检测和反馈信号相位 120°,造成仪表无法正常工作。
        (3)传感器管内壁沉积垢层要定期清理,以防电极短路,尤其被测介质是海水、原水等,在管壁上容易沉积污垢。因此要求对流量计进行清洗,特别是在电极区域内。周期一般为 1 a,根据仪表使用情况而定。始终保持仪表的导管内绝缘衬里良好状态,以免酸、碱、盐等腐蚀,导致仪表无法检测。在大口径流量计附近的管道上增设人工孔,管道排空时,以便清洗人员通过人工孔进入流量计清洗。
        (4)当传感器接地不良时,电磁流量计的抗电磁干扰能力会明显下降,需定期检查接地是否良好。
        (5)当信号电缆破损时,应及时更换,若无条件更换电缆,须做好破损处接头处理。在接头处焊接好,并做好绝缘防潮工作,以避免信号线绝缘下降而影响流量计的工作。
 
4 结束语
        由于电磁流量计可检测腐蚀性或含有颗粒、悬浮物液体流量且压力损失小的特点,被化工行业广泛应用于物料流量的计量和生产过程控制中,掌握电磁流量计正确的安装和使用方法可延长其使用寿命,为化工生产提供计量保证。