电磁流量计选型安装注意点有哪些？
摘要:电磁流量计是一种测量导电介质液体体积流量的仪表,在很多行业应用非常广泛。为了得到很好的使用效果,电磁流量计在选型和安装中需要满足一定的要求。文章从实际的工作经验出发,就电磁流量计在选型和安装过程中常见的问题做总结,并介绍其处理方法,对使用者可以起到一定的借鉴作用。
0引言
电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。由于其具有压损极低,对介质的物理特性,如密度、粘度、温度、压力等参数没有要求,对直管段的要求也很低等优点,目前,在给排水、造纸、医药食品工业、生物工程等行业应用非常广泛。
由于其性能不断完善,功能也逐步强大,对于仪表的选型和现场的安装也有一定的要求;如果不按要求选型和安装,将会在使用中出现故障。下面就电磁流量计从其原理、选型和安装方面的注意事项做一下总结,望能为广大使用者带来裨益。
1工作原理
目前,电磁流量计已发展成多种类型,分类方法也有很多种,如按励磁方式分类有直流励磁型、交流工频励磁型、双频励磁型和低频矩形波励磁型。但其基本工作原理就是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势,如图1所示。
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电势由下式给出:E=K·B·v·D式中:E为感应电压;K为仪表常数;B为磁感应强度;v为平均流速;D为测量管内直径。
导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,在与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势,其感应电势的大小与磁感应强度、流体做切割磁力线速度等因素成正比。
2选型和安装中常见问题及处理
2.1选型有关问题
(1)液体电导率使用电磁流量计的前提是被测液体电导率不能低于规定的下限值,低于下限值会产生测量误差直至不能使用,超过上限值即使变化也可以测量,示值误差变化不大,通用型EMF的阈值在5×10-6~10-4S/cm之间,视型号而异。
工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm之间,使用不存在问题,低度蒸馏水为10-5S/cm,也不存在问题;石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。表1列出若干液体在20℃时的电导率。对于水溶液,资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的,实际使用的水溶液可能用工业用水配比,电导率将略高,也有利于流量测量。
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(2)电极材料的选择
在选型过程中,要想达到良好的测量效果,应根据被测流体的腐蚀性来选择电极的材料,具体请查有关腐蚀手册。表2为常见的电极材料及对应耐腐蚀性能,对于特殊流体应作试验验证。
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(3)流速、满度流量、量程比和口径的选择
选定仪表口径不一定与管径相同,应视流量而定,根据计算公式或者经验可以首先确定选定的流量计的口径。如果过程是工业输送水等液体,管道流速是经济流速1.5~3m/s,一般电磁流量计用在这样的管道上,传感器口径与管径相同即可。
电磁流量计满度流量时液体流速可在1~10m/s范围内选用。上限流速在原理上是不受限制的,通常建议不超过5m/s,除非衬里材料能承受液流冲刷。满度流量的流速下限一般为1m/s,有些型号仪表则为0.5m/s。对于新建工程,运行初期流量可能偏低,仪表口径小于管径,则应以异径管连接。
用于有易黏附、沉积、结垢等物质的流体,选用流速不低于2m/s,最好提高到3~4m/s或以上,起到自清扫、防止黏附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体,常用流速应低于2~3m/s,以降低对衬里和电极的磨损。在测量接近阈值的低电导液体时,尽可能选定较低流速(小于0.5~1m/s),因流速提高流动噪声会增加,而出现输出晃动现象。
电磁流量计的量程比通常不低于20,带有量程自动切换功能的仪表,可超过50~100。
目前国内外可提供的定型产品的口径从6mm到3000mm,虽然实际应用还是以中小口径居多,但与大部分其他原理流量仪表(如容积式、涡轮式、涡街式或科里奥利质量式等)相比,大口径仪表还是占有较大比重。
(4)液体中含有混入物混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作,但测得的是含气泡体积的混合体积流量;如气体含量增加到形成弹(块)状流,因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开,出现输出晃动甚至不能正常工作。
含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体同样可测得二相的体积流量。虽然还未见到其应用于固液双相流体中固形物影响的系统实验报告,但国外有报告称固形物含量有14%时,误差在3%范围以内;我国黄河水利委员会水利科学研究所的实验报告称,测量高沙含量水的流量,含沙量体积比17%~40%(沙中值粒径0.35mm),仪表测量误差小3%。
(5)附着和沉淀
测量易在管壁附着和沉淀物质的流体时,若附着的是比液体电导率高的导电物质,信号电势将被短路而不能工作,若是非导电层则首先应注意电极的污染,譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。刮刀式电极可在传感器外定期手动刮出沉垢;也有暂时断开测量电路,在电极简短时间内流过低压大电流,焚烧清除附着油脂类附着层。易产生附着的场所可提高流速以达到自清扫的目的,还可以采取较方便的易清洗的管道连接,可不拆卸清洗传感器。接触型电极电磁流量计附着非导电膜层,仪表仍能工作,但若为高导电层则同样不能作。
2.2安装中有关问题
(1)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。但测量固、液两相流体最好垂直安装,自下而上流动,这样能避免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,不要垂直于地平线,因为处于底部的电极易被沉积物覆盖,顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面,使输出信号波动。图2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,排放口最好如f形状所示;对于固、液两相流c处亦是不宜位置。
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由于当前流量计有测单向流和双向流2种,因此在安装时一定要按要求来做,这样就能保证今后的使用效果。
(2)直管段要求
为获得正常测量精确度,一般电磁流量计规定上游至少有5倍管径长度的直管段,它的下游至少有3倍管径长度的直管段。当然在条件允许的情况下,尤其是前面有调节阀时,根据经验最好在流量计前置直管道长度在10倍管径以上,也可以在直管内安装整流器,以达到稳定液流流态,提高计量准确度的目的。
有些型号仪表尽管精确度能达到(±0.2%~±0.3%)R,但却有严格的安装条件,对环境温度及前后直管段长度都有很高要求。因此在安装前要详细阅读制造厂样本或说明书并按规定来安装,否则就不能保证其测量精度。
各标准或检定规程所提出的上下游直管段长度亦不一致,汇集如表3所示。
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(3)接地要求
在电磁流量计的安装中,要注意传感器必须单独接地,这就要求接地环要可靠接地,接地电阻要小于10Ω,否则可能造成无指示或者报警。这点在现场安装时要特别注意,不能把接地环和保护垫片搞混。
分离型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(16mm2)绕过传感器跨接管道两连接法兰上,使阴极保护电流与传感器之间隔离。
(4)安装位置要求
在使用环境中应注意避免外部的电磁干扰,特别是避免工频电磁场的干扰。有些现场大功率的电机、大变压器等设备都会对流量计的测量产生干扰,产生错误指示。
另外还需要注意的是一定要使用制造厂随仪表所附(或规定型号)的信号电缆,因为转换器和传感器间距离受制于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。通常单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液,可传送距离100m;而电导率较低液体和传输距离较长时,按规定要用3层屏蔽电缆。
为了避免干扰信号,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。
3结论
电磁流量计作为一种重要的工业流量测量仪表,要想在应用中充分发挥其作用,如何选型和安装就成了一个关键的问题。因此,自动化仪表专业人员在具备一定的专业知识的前提下,有必要在其如何正确选型与安装方面掌握一定的技巧和方法,才能满足企业深入管理的要求。
电磁流量计选型安装注意点有哪些？
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