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電磁流量計使用方法和調節手冊


文章日期:2017-10-11|閱讀數:


一、電磁流量計的發展
隨著科學技術的發展,電磁流量計的技術也在一天比一天進步,它應用的領域越來越多,比較的廣泛。特別是其對液體有比較強的適應性,在現代工業生產中,它的應用范圍尤其廣,它幾乎是測量液體流量的實惠儀表,如測麥汁用的麥汁電磁流量計。
二、電磁流量計的作用
流量與溫度、壓力、物位等的測量同為熱工量測量,是工農業生產過程控制中的重要的測定參數之一。流量測量與人們的日常生活有著密不可分的關系。因此,作為流量測***的流量計,應用范圍很廣。其應用遍及鋼鐵、冶金、給水、排水、石油、化工、食品、醫療、環保、航空、航海、航天、農業灌溉等部門。
  然而,就流體流動量的檢測而言,要比溫度、壓力等其他參量檢測困難得多。其原因在于,流量這個參數受輸送流體的工作條件如壓力、溫度、流動狀態、流體的種類、形狀等參數的影響。要達到正確測量的目的,必須采用不同的測量儀表和不同的補償措施。這就是說,流量計的種類和品種是十分繁多的。例如,考慮到測量不同的流體狀態,則有氣體、水、蒸汽、油等不同的流量計。同樣是液體測量,使用的流量計也有不同。譬如,使用電磁流量計可測量導電液體流量,但隨著流體導電性質不同,液態金屬流量測量需要使用直流磁場或者低頻勵磁的電磁流量計;低電導率流體測量要用電容型電磁流量計等等。因此,研究和使用流量計相對于其他測量儀表要困難得多。只有結合具體測量的流體對象和測量的目的,針對性地選擇適當的流量計,才能合理、經濟、可靠、準確地進行有效的流量測量。
三、關于電磁流量計基本參數、特點、工作原理和量程范圍
(一)電磁流量計
能源計量用流量計往往跟企業的效益有直接的聯系,是進行貿易結算的依據,進行能源的科學管理、提高經濟效益的重要手段。電磁流量計圖1(Electromagnetic Flowmeter)是一種根據法拉第電磁感應定律來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表,采用單片機嵌入式技術,實現數字勵磁,同時在電磁流量計上采用CAN現場總線。它是由直接接觸管道介質的傳感器和上端信號轉換器兩部分構成,是基于法拉第電磁感應定律工作的,用來測量電導率大于5μs/cm的導電液體的流量,同時也是一種測量導電介質流量的儀表。除了可以測量一般導電液體的流量外,還可以用于測量強酸、強堿等強腐蝕性液體和均勻含有液固兩相懸浮的液體,如泥漿、礦漿、紙漿等。

   在許多場合下,“監控目的”與“計量目的”會同時出現。譬如,土木施工中澆注水泥漿,使用流量計測量水泥漿流量不僅可以控制澆灌速度,保證澆注質量,而且可以根據計算要求,通過流量計控制澆注的水泥總量,既保證了澆注澆灌質量,又不浪費水泥漿。再如,使用流量計可以快速、準確地完成飲料生產自動裝袋、裝罐,不僅保證所裝袋、罐飲料的質量,而且提高了工作效率,減小了工人的勞動強度。
   對于“監控目的”的流量計,要求以測量可靠、穩定為主,測量精度為次要。而對“計量目的”的流量計,不僅要求測量穩定、可靠,對測量精度的要求也很高。因此,對于同樣能夠測量流體的流量計,有些只適用于“監控目的”用,有些可以適用于“計量目的”。譬如,容積式流量計多用作“計量目的”,面積式轉子流量計多用作“監控目的”。電磁流量計是既可以用作“監控目的”,又可以用作“計量目的”的流量計。

(二)電磁流量計的分類
電磁流量計的種類:一體式、插入式、分體式。
效驗方法:管道標定。
工作原理:是根據法拉第電磁感應原理,再與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極,當導電液體沿測量管軸線運動時,導電液體切割磁力線產生感應電勢。主要有在線和離線校驗兩種。
在線校驗:采用外夾式超聲波流量計對電磁流量計測量的管道進行比對校驗,驗證電磁流量計是否偏差過大。這種方法精度偏低,只能定性的判定結果。
離線檢驗:就是在標定裝置上進行檢驗,一般介質為水。標定裝置有容積式標準裝置、稱重式標準裝置兩大類。通過標定就可以準確地得出被測的電磁流量計精度了。
按流量傳感器與管道連接方式分類,有螺紋連接(油任連接的高壓電磁流量計)、夾持型(電磁流量計)、法蘭型、衛生型(電磁流量計)、插入型(電磁流量計)。按轉換器與傳感器組裝方式分類,有分體型和一體型。
按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類,有接觸型和非接觸型。
按流量傳感器結構分類,有短管型和插入型(電磁流量計)。
按用途分類,有防侵水型、防爆型電磁流量計、衛生型、通用型和用于明渠流量測量的潛水型(明渠流量計)。
電磁流量計按激磁電流方式分為直流激磁,交流激磁,低頻矩形波激磁,雙頻激磁。
電磁流量計按輸出信號連接和激磁(或電源)連線制式分為四線制,二線制。
電磁流量計是應用導電體在磁場中運動產生感應電動勢,而感應電動勢又和流量大小成正比,通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業上多用以測量水、礦漿等介質的流量。可測***大管徑達2m,而且壓損極小。但導電率低的介質,如氣體、蒸汽等則不能應用。
電磁流量計造價較高,且信號易受外磁場干擾,影響了在工業管流測量中的廣泛應用。為此,產品在不斷改進更新,向微機化發展。
在現代工業生產中,流動工質的溫度、壓力等運行參數不斷提高,在高溫高壓的情況下,由于材質和結構等方面的原因,直接式質量流量計的應用遇到困難,而間接式質量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制,往往也不好實際應用。因此,在工業生產中廣泛采用的是溫度壓力補償式質量流量計。可把它看作一種間接式質量流量計,不是配用密度計,而是利用溫度、壓力與密度間的關系,用溫度、壓力信號經函數運算為密度信號,與容積流量相乘而得到質量流量.目前溫度、壓力補償式質量流量計雖已實用化,但當被測介質參數變化范圍很大或很迅速時,正確地補償將很困難或不可能,因此進一步研究在實際生產中適用的質量流量計和密度計還是一個課題。

(三)電磁流量計的工作原理
電磁流量計測量原理是基于法拉第電磁感應定律。流量計的流量管內壁襯上了絕緣材料,是一種非導磁合金短管。兩只電極沿著管徑方向穿通管壁從而固定在測量管上。它的電極頭與襯里內表面基本上是齊平的。歷次線圈由雙向方波脈沖勵磁時,將在與測量管軸線垂直的方向上產生一磁通量密度為B的工作磁場。這個時候,如果具有一定電導率的流體經過測量管時,將會切割磁力線感應出電動勢E。電動勢E與磁通量彌補B成正比關系,測量管內徑d與平均流速v的乘積。電動勢E(流量信號)由電極檢測出并通過電纜送至轉換器。轉換器將接收到的流量信號放大進行處理后,即可顯示流體流量,同時能輸出脈沖,模擬電流信號,用于流量的調節和控制。
E=KBdv,式中:E-電極間的信號電壓(v);B-磁通密度(T);d-測量管內徑(m);V-平均流速(m/s)。K,d為常數,由于勵磁電流是保持恒流的,故B也是常數,則由E=KBdv可知,體積流量Q與信號電壓E成正比,即流速感應的信號電壓E與體積Q成線性關系。因此只要測量出E就可以確定流量Q,這就是電磁流量計的基本工作原理。
該電磁流量計的工作原理可以如下圖2所示:
 
(四)電磁流量計的量程范圍
一般工業用電磁流量計被測介質流速以2-4m/s為宜,在特殊情況下,較低流速應不小于0.2m/s,***高應不大于8m/s。若介質中含有固體顆粒,為防止襯里和電極的過分磨擦,常用流速應小于3m/s,對于電磁流量計粘滯流體,流速可選擇大于2m/s,較大的流速有助于自動消除電極上附著的粘滯物的作用,有利于提高測量精度。
四、電磁流量計流量時易產生誤差的原因及解決辦法
1.準確度等級。流量計在規定的流量范圍內準確度等級、***大允許誤差應符合表1的規定。流量計誤差表示使用相對示值誤差。
2.引用誤差。對于用于瞬時流量指示的流量計誤差表示也可使用引用誤差,其***大允許誤差系列應符合表1規定,其檢定結果的標書中不再給出準確等級,而使用其***大允許誤差表示,且還應在***大允許誤差后標注FS,如±0.5%FS。
3.誤差表示方法和選取原則。在一臺流量計的一次檢定中,應按照準確度等級和引用誤差之中的一種給出流量計誤差表示方法;對于使用相對示值誤差和引用誤差組合表示誤差的流量計,一次檢定中也應統一使用一種方法表示其誤差。
4.重復性。流量計的重復性不得超過相應準確度等級規定的***大允許誤差值的1/3。電磁測量計的局限性在于其傳感器輸出的訊號比較微弱,只有幾微伏到幾毫伏的電壓,這就說明了在安裝電磁流量計時要具備很高的技術,同時被測介質與周圍環境對電磁流量計的測量精度也有很大的影響。
不同的介質對電磁流量計測量會有誤差,對現實工況條件下流量的修定方法,當前瞬時流量為Q1,K系數為K1時,要調整當前流量,可以通過修改當前K系數來實現,當實際想要的流量為Q2時,就需要修改當前K系數K1的值。
假定新的K系數值為K2,K2就等于實際想要的流量Q2除以瞬時流量為Q1,乘以當前的k系數K1。
即:K2=(Q2/Q1)*K1
例:表上顯示當前瞬時流量為Q1=3.1821,表內K系數K1=0.831(各個表不同,實際想要的流量Q2=3.8258,則可以通過修改K1來得到實際想要的流量即:K2=(Q2/Q1)*K1=(3.8258/3.1821)×0.831=0.999,將得到的K2,重新輸入表中,替代原來的K1,將得到新的瞬時流量Q2。

  電磁流量計的結構:
 
  主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成。磁路系統:其作用是產生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用磁鐵來實現,其優點是結構比較簡單,受交流磁場的干擾較小,但它易使通過測量導管內的電解質液體極化,使正電極被負離子包圍,負電極被正離子包圍,即電極的極化現象,并導致兩電極之間內阻增大,因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時,磁鐵相應也很大,笨重且不經濟,所以電磁流量計一般采用交變磁場,且是50HZ工頻電源激勵產生的。
 
  測量導管:其作用是讓被測導電性液體通過。為了使磁力線通過測量導管時磁通量被分流或短路,測量導管必須采用不導磁、低導電率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成,可選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。
 
  電極:其作用是引出和被測量成正比的感應電勢信號。電極一般用非導磁的不銹鋼制成,且被要求與襯里齊平,以便流體通過時不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度。
 
  外殼:應用鐵磁材料制成,是分配制度勵磁線圈的外罩,并隔離外磁場的干擾。
 
  襯里:在測量導管的內側及法蘭密封面上,有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體,其作用是增加測量導管的耐腐蝕性,防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
 
  轉換器:由液體流動產生的感應電勢信號十分微弱,受各種干擾因素的影響很大,轉換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉換成統一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務是把電極檢測到的感應電勢信號Ex經放大轉換成統一的標準直流信號。
 
  特點
 
  1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響;
 
  2、測量管內無阻礙流動部件,無壓損,直管段要求較低。對漿液測量有獨特的適應性;
 
  3、合理選擇傳感器襯里和電極材料,即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性;
 
  4、轉換器采用新穎勵磁方式,功耗低、零點穩定、度高。流量范圍度可達150:1;
 
  5、轉換器可與傳感器組成一體型或分離型;
 
  6、轉換器采用16位高性能微處理器,2x16LCD顯示,參數設定方便,編程可靠;
 
  7、流量計為雙向測量系統,內裝三個積算器:正向總量、反向總量及差值總量;可顯示正、反流量,并具有多種輸出:電流、脈沖、數字通訊、HART;
 
  8、轉換器采用表面安裝技術(SMT),具有自檢和自診斷功能;
 
  9、測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響,傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系,因此測量精度高。
 
  10、測量管道內無阻流件,因此沒有附加的壓力損失;測量管道內無可動部件,因此傳感器壽命極長。
 
  11、由于感應電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的,是管道載面上的平均值,因此傳感器所需的直管段較短,長度為5倍的管道直徑。
 
  12、轉換器采用國際***新***先進的單片機(MCU)和表面貼裝技術(SMT),性能可靠,精度高,功耗低,零點穩定,參數設定方便。點擊中文顯示LCD,顯示累積流量,瞬時流量、流速、流量百分比等。
 
  13、雙向測量系統,可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產工藝和優質材料,確保產品的性能在長時候內保持穩定。
 
  電磁流量計使用方法:
 
  電磁流量計有兩個運行狀態:自動測量狀態和參數設置狀態。
 
  儀表通電時,自動進入測量狀態。在自動測量狀態下,電磁流量計自動完成各測量功能并顯示相應的測量數據。在參數設置狀態下,用戶使用四個面板鍵,完成儀表參數設置。
電磁流量計使用方法和調節手冊
  1、按鍵功能
 
  1.1自動測量狀態下鍵功能
 
  下鍵:循環選擇屏幕下行顯示內容;
 
  上鍵:循環選擇屏幕上行顯示內容;
 
  復合鍵+確認鍵:進入參數設置狀態;
 
  確認鍵:返回自動測量狀態;
 
  測量狀態下,LCD顯示器對比度的調節:小液晶是通過“復合鍵+上鍵”或“復合鍵+下鍵”按數秒鐘;大液晶是通過調節大液晶背面的電位器來實現。
 
  1.2參數設置狀態下鍵功能
 
  下鍵:光標處數字減1;
 
  上鍵:光標處數字加1;
 
  復合鍵+下鍵:光標左移;
 
  復合鍵+上鍵:光標右移;
 
  確認鍵:進入/退出子菜單;
 
  確認鍵:在任意狀態下,連續按下兩秒鐘,返回自動測量狀態。
 
  注:1.使用“復合鍵”時,應先按下復合鍵再同時按住上“上鍵”或“下鍵”
 
  2.在參數設置狀態下,3分鐘內沒有按鍵操作,儀表自動返回測量狀態。
 
  3.流量零點修正的流向選擇,可將光標移至***左面的“+”或“—”用“上鍵”或“下鍵”切換使之與實際流向相反。
 
  4.流量的單位選擇,可將光標移至“流量量程設置”菜單的原顯示的流量單位下,然后用“上鍵”或“下鍵”切換使之符合需要。
 
  2、參數設置功能鍵操作
 
  要進行電磁流量計參數設定或修改,必須使流量計從測量狀態進入參數設置狀態。在測量狀態下,按“復合鍵+確認鍵”出現狀態轉換密碼(0000),根據保密級別,按廠家提供的密碼對應修改。再按“復合鍵+確認鍵”后,則進入需要的參數設置狀態。
 
  智能型電磁流量計傳感器在工藝管道上的安裝
 
  1.智能型電磁流量計測堵管在任何時刻必須完全注滿介質,不能在不滿管或空管的情況下正常工作。在介質不滿管時,可采用抬高流量計后端出水管高度的方法使介質滿管,避免不滿管及氣體附著在電極上。
 
  2.管道內有真空會損壞流量計的內襯,需特別注意。
 
  3.流動的正方向應與流量計上箭頭所指的正方向一致。
 
  4.智能型電磁流量計即可在直管道上安裝,也可以在水平或傾斜管道上安裝,但要求二電極的中心連線處于水平狀態。
 
  5.對于液、固兩相流體,***好采用垂直安裝,使被測介質自上而下流動,可使流量計襯里磨損均勻,延長使用壽命。
 
  6.流量計在管道法蘭附近確保有足夠的空間,以便安裝和維護。
 
  7.若測量管道有振動,在流量計的兩側應有固定的支座。
 
  8.測量介質為重污染液體的,在旁路管道安裝流量計本體,不中斷工藝運行,即可排空與清流。
 
  9.安裝聚四氟乙烯內襯的流量計時,連接法蘭的螺栓應注意均勻擰緊,否則容易壓壞聚四氟乙烯內襯,***好用力矩扳手。
 
  儀表安裝方法
 
  電磁流量計簡單說是由流量傳感器變送器組成的。電磁流量計的安裝要求是一定要安裝在管路的較低點或者管路的垂直段,但是一定是在滿管的情況下,對直管段要求是前5D后3D,這樣才能保證電磁流量計的使用和對精度的要求。
 
  電磁流量計的測量原理不依賴流量的特性,如果管路內有一定的湍流與漩渦產生在非測量區內(如:彎頭、切向限流或上游有半開的截止閥)則與測量無關。如果在測量區內有穩態的渦流則會影響測量的穩定性和測量的精度,這時則應采取一些措施以穩定流速分布:
 
  1. 增加前后直管段的長度
 
  2. 采用一個流量穩定器
 
  3. 減少測量點的截面。
 
  1.對外部環境的要求
 
  1.1.流量計應避免安裝在溫度變化很大或受到設備高溫輻射的場所,若必須安裝時,須有隔熱、通風的措施。
 
  1.2.流量計***好安裝在室內,若必須安裝于室外,應避免雨水淋澆,積水受淹及太陽暴曬,須有防潮和防曬措施。
 
  1.3.流量計應避免安裝在含有腐蝕性氣體的環境中,必須安裝時,須有通風措施。
 
  1.4.為了安裝、維護、保養方便,在流量計周圍需有充裕的安裝空間。
 
  1.5.流量計安裝場所應避免有磁場及強振動源,如管道振動大,在流量計兩邊應有固定管道的支座。
 
  1. 2. 管道式電磁流量計
 
  2.1.對直段的要求
 
  為了改善渦流與流場畸變的影響,流量計安裝的前、后直管段長度有一定要求,否則會影響測量精度(也可安裝整流器,盡量避免在靠近調節閥和半開閥門之后安裝)。
 
  2.2.對工藝管的要求
 
  流量計對安裝點的上、下游工藝管有一定的要求,否則影響測量精度。
 
  a.上、下游工藝管的內徑與傳感器的內徑相同,并應滿足:0.98DN≤D≤1.05DN(式中DN:傳感器內徑,D:工藝管內徑)
 
  b.工藝管與傳感器必須同心,同軸偏差應不大于0.05DN
 
  2.3.旁通管的要求
 
  為了方便檢修流量計,***好為流量計安裝旁通管,另外,對重污染流體及流量計需清而流體不能停止的,必須安裝旁通管。
 
  a.方便流量計的檢修
 
  b.對重污染流體必須安裝
 
  c.流體不能停止而流量計需清洗
 
  3.插入式電磁流量計安裝要求
 
  3.1.對直管段的要求
 
  入口/出口直管段:入口應≥10×DN;出口應≥5×DN
 
  3.2.對接地點要求
 
  為了使儀表可靠的工作,提高測量精度,不受外界寄生電勢的干擾/傳感器應有良好的接地,接地電阻小于10.(若金屬管道接地良好時,無須專設接地裝置)3.3 對安裝位置要求如圖所示
 
  插入電磁流量計根據現場管路情況不一,不加裝球閥的流量計,應在不帶壓倒管路上安裝(即不帶壓安裝可選擇不加裝球閥的流量計),在管道上開孔直徑50,準備把連接焊管焊接在管道的開孔上;對于要求不斷流裝卸或不允許介質溢出的場合,須加裝球閥,即選擇帶球閥結構的插入式電磁流量計;在管道上開孔直徑50,準備把連接焊管焊接在管道的開孔上。
 
  插入式電磁流量計選型
 
  測量范圍 : 使用范圍: 0.5m/s~10m/s連續可調 。***大使用范圍:0.2m/s~15m/s連續可調
 
  信號輸出:1、開關量可設為: 脈沖輸出(***高1000HZ);高 /低流量報警;空管報警;流量方向示意;
 
  故障報警;2、電流輸出:4-20mA輸出
 
  組態方式:1、通過三個手動鍵現場組態。 2、通過遙控器現場組態。 3、通過手操器進行現場組態。
 
  記憶:EEPROM不會消失之記憶體,無需電池保存。

通過閱讀本文,相信你對電磁流量計怎么使用和調節都有了一定的了解,遇到一些不懂的地方還是需要和我們廠家進行聯系。


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