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电磁流量计原理
电磁流量计的理论-法拉第电磁感应定律.当一导电体经过一个磁场时,就会产生感应电动势,其电动势的方向与导体运动和磁场的方向有关.在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。◆具备一体化和分离型两种型式。
当有导电介质流过时,则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。
感应电动势相对于流速成正比,并被两个测量电极所检测。然后变送器将它进行放大,根据管道横截面积计算出体积流量
U感应电动势;V =流速;Q=体积流量;B=磁场强度;L=管道直径
感应电动势:U=BLV;Q=vA
测量原理:电磁流量计的理论-法拉第电磁感应定律,假设电磁感应线圈产生磁场强度(B)为恒定,产生的感应电压
(Ue)正比于流体速度(v),管道截面积(A)为己知,则体积流量(Qv)则可通过如下公式计算:
Ue=BLV
Q=vA
电磁流量计由流量传感器和变送器两大部分组成。传感器测量管上下装有励磁线圈,通励磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到变送器,励磁电流则由变送器提供。通过在线检查验证电磁流量计有无异常现象。对不能停止介质流动的管线分别检查流量传感器和转换器,用模拟信号器和其他通用仪表测试转换器具有较高的校准度,传感器检查则以测试电极接液电阻,检查励磁线圈包括励磁连接电缆的绝缘电阻和铜电阻,以及检查转换器输出的励磁电流,核对磁场强度等间接方法。
电磁流量计的测量特点
·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;
电磁流量计的测量范围度大,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(例如设有4位数电位器设定仪表常数)不必取下作离线实流标定;EMFM系列电磁流量计在投运前,应对管道及流量计进行检查,包括管道杂物等清理,电极处干燥处理。还包括电气线路的检查,首先应对线路的接地进行检测,确保接地可靠后,还需进行绝缘电阻及接地电阻测试。
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:
当然,电磁流量计也有缺点。比如它不能测量电导率很低的液体,如石油制品和有机溶剂等;不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体;
通用型E由于衬里材料和电气绝缘材料的限制,不能用于测量较高温度的液体。在电磁流量计不进行使用,或者我们称之为停机,我们就要对流量计采取合理的维护和有效的保养方法。流量计投入使用过程中会有段时间出现测量数据不准确的时候,其实这不一定是流量计的质量所造成的问题。
电磁流量计口径的选择
(1)选择传感器口径与连接管道管径相同。这种选择安装起来非常方便。一般而言,管道流速在0.5~5m/s时为经济流速,传感器口径与管径相同即可。除非介质磨损性较小,且采用耐磨材质,否则建议长期工作流速不要超过7m/s。用于含有易黏附、沉淀、结垢等物质的流体,建议流速不低于2m/s,提高到3~4m/s或以上,起到自清扫,防止黏附、沉淀等作用;用于矿浆等磨损性较强的流体,常用流速应低于3m/s,以降低对衬里和电极的磨损。在测量电导率为5~10us/cm的低电导介质时,尽可能选择低流速(0.5~1m/s),因为流速提高会导致流动噪音增加,出现输出晃动现象。维护传感器电性能,首先要做的是粗略地测量电极间电阻,断开传感器与转换器这两者的信号连线,让传感器内充满液体,用万用表测量两电极与接地端的电阻值,是否在制造厂规定值范围内,而且这两者的所测值大体相同。记录下测量的电阻值,这个值对以后判断传感器故障原因(如沉积层是导电的还是绝缘的)是有用的。其次将传感器放空液体,擦净内壁,待完全干燥后用兆欧计测量两电极和接地端子间的电阻。
(2)选择传感器口径与连接管道管径不相同。 在确认被测物质流向之后,安装点要选择在任何时候测量导管内都能充满液体,以防止由于测量导管内无液而指示不在零位所引起的误差。选择传感器口径不一定与连接管道管径相同,应根据管道流速确定。主要适用于以下几种情况:
管道内流速偏低,工艺流量又较稳定,为满足传感器对流速范围的要求,在局部提高流速,选择传感器口径小于工艺管道口径,在其前后加接异径管。我们首先就要检查流量计外部状况,如电源是否完好、管道有没有损坏或管道中介质没有充满、管道内是否存在气泡、信号电缆有没有被破坏、转换器输出信号(即后位仪表输入回路)是否开路。遇到问题我们要冷静对待,由外到内排除情况,切记盲目的拆修电流计。我们要知道,大部分出现问题的原因,往往都是由于大家没有按照说明书上的内容,合理的保养流量计所造成的。
从价格上考虑,口径越大,价格越高。对管道内流速偏低,工艺流量又较稳定的情况,可选用口径较小的传感器。◆采用聚四氟乙烯或橡胶材质衬里和Hc、Hb、316L、Ti等电极材料的不同组合可适应不同介质的需要。这样不仅可以使电磁流量计运行在较好的工作状态下,还可降低投资费用。
衬里和电极材料的选择。若介质为强酸性则应选择耐腐蚀内衬,如聚四氟乙烯,电极选择镀锌、铂等合金材料。若介质为强碱性且含高硬度固型物,则应选择陶瓷内衬,电极选择不锈钢材质。
(2)防护等级的选择。若要求防爆,则必须选择防爆型外壳;若环境恶劣,空气中含水汽、酸碱等污物,传感器的外壳则应选择塑料材质;若传感器在露天安装,必须加防护罩;传感器在室内安装时,为防止喷料,也应加装易拆卸的防护罩;如果传感器安装在地面以下经常受水淹,宜选用分体式的电磁流量计。
(3)接地的选择。电磁流量计的感应信号很小,容易受外界噪声或其他电磁信号的影响。若连接传感器的管道相对于被测介质是绝缘的,则介质的接地必须通过选用接地电极或安装接地环来实现。接地环的作用是通过传感器外壳接地形成一个屏蔽外界干扰的空间,从而提高测量精度。
(4)法兰的选择。除特殊情况外,一般应该选择公制法兰,与之配套的法兰也按公制制造,符合标准gb9119。如果需要配对法兰,提供传感器的连接管道尺寸。♦ 流量的测量不受流体的密度,粘度,温度,压力,电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速成线性关系,因此测量精度高。
(5)电缆的选择。对于分体式的电磁流量计,必须选择连接电缆。电缆一般是专用的,其长度与介质电导率有关,长度为电导率的5倍,但一般不超过100m。传感器与转换器之间的电缆现场安装时一般要求套管。这样看来,对于流量计的如何维护,保养就有特别的方法讲究,不仅仅可以使流量计发挥更大效用,也能延长一定的使用寿命。
电磁流量计优点
1、电磁流量计的变送器结构简单,没有可动部件,也没有热河阻碍流体流动的节流部件,所以当流体通过时不会引起任何附加的压力损失。同时,它不会引起诸如磨损、堵塞等问题,特别适用于测量带有固体颗粒的矿浆、污水等液固两相流体,以及各种粘性较大的浆液等。同样,由于它结构上无运动部件,因此可附上耐腐蚀绝缘衬里或选择耐腐材料制成电极,起到很好的耐腐蚀性能,使之可用于各种腐蚀性介质的测量。
2、电磁流量计是一种体积流量测量仪表,在测量过程中,它不受被测介质的温度、粘度、密度以及电导率(在一定范围内)的影响,因此,电磁流量计只需经水标定以后,就可以用来测量其他导电性液体的流量,而不需要附加其他修正。功能性调试时,由智能转换器对仪表分别进行参数的读取,临界值报警试验等,然后进行流量系数值的写入。
3、电磁流量计的量程范围极宽,一台电磁流量计的量程比可达1:100.此外,电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称分布下的流动状态(层流或絮流)无关。
4、电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,而且线性好。因此,可将测置信号直接用转换器线性地转换成标准信号输出,可就地指示,也可远距离传输。