電磁流量計選型

電磁流量計測量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，傳感器主要組成部分是：測量管、電極、勵磁線圈、鐵芯與磁軛殼體。電磁流量計主要用于測量封閉管道中的導(dǎo)電液體和漿液中的體積流量。包括酸、堿、鹽等強腐蝕性的液體。電磁流量計廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品、制藥、造紙等行業(yè)以及環(huán)保、市政管理，水利建設(shè)等領(lǐng)域。

產(chǎn)品特點：

1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響;

2、測量管內(nèi)流動部件，無壓損，直管段要求較低;

3、系列公稱通徑DN15～DN3000。傳感器襯里和電極材料有多種選擇;

4、轉(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩(wěn)定、精確度高。流量范圍度可達1500：1;

5、轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型;

6、轉(zhuǎn)換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數(shù)設(shè)定方便，編程可靠;

7、電磁流量計為雙向測量系統(tǒng)，內(nèi)裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量;可顯示.莊、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數(shù)字通訊、HART;

8、轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)(SMT)，具有自檢和自診斷功能;

產(chǎn)品選型：

1、應(yīng)用概況

大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所，如測量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色冶金業(yè)的礦漿、選煤廠的煤漿、化學(xué)工業(yè)的強腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制和監(jiān)漏，長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。

2、精度等級和功能

市場上通用型的性能有較大差別，有些精度高、功能多，有些精度低、功能簡單。精度高的儀表基本誤差為(±0.5%～±1%)R，精度低的儀表則為(±1.5%～±2.5%)FS，兩者價格相差1～2倍。因此測量精度要求不很高的場所(例如非貿(mào)易核算僅以控制為目的，只要求高可靠性和優(yōu)良重復(fù)性的場所)選用高精度儀表在經(jīng)濟上是不合算的。 有些型號儀表聲稱有更高的精確度，基本誤差僅(±0.2%～±0.3%)R，但有嚴(yán)格的安裝要求和參比條件，例如環(huán)境溫度20～22℃，前后置直管段長度要求分別大于10D,3D(通常為5D,2D)甚至提出流量傳感器要與前后置直管組成一體在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上作實流校準(zhǔn)，以減少夾裝不善的影響。因此在多種型號選擇比較時不要單純只看高指標(biāo)，要詳細閱讀制造廠樣本或說明書做綜合分析。 市場上EMF的功能差別也很大，簡單的就只是測量單向流量，只輸出模擬信號帶動后位儀表;多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量計算、自動核對和故障自診斷、與上位機通信和運動組態(tài)等。有些型號儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片(ASIC)，以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現(xiàn)場總線等。

3、流速、滿度流量、范圍度和口徑

選定儀表口徑不一定與管徑相同，應(yīng)視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，管道流速一般是經(jīng)濟流速1.5～3m/s。EMF用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。 EMF滿度流量時液體流速可在1～10m/s范圍內(nèi)選用，范圍是比較寬的。上限流速在原理上是不受限制的，然而通常建議不超過5m/s，除非襯里材料能承受液流沖刷，實際應(yīng)用很少超過7m/s，超過10m/s則更為罕見。滿度流量的流速下限一般為1m/s，有些型號儀表則為0.5m/s。

有些新建工程運行初期流量偏低或在流速偏低的管系，從測量精度角度考慮，儀表口徑應(yīng)改用小于管徑，以異徑管連接之。用于有易粘附、沉積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體，選用流速不低于2m/s，提高到3～4m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強的流體，常用流速應(yīng)低于2～3m/s ，以降低對襯里和電極的磨損。 在測量接近閾值的低電導(dǎo)液體，盡可能選定較低流速(小于0.5～1m/s)，因流速提高流動噪聲會增加，而出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象。 EMF的范圍度是比較大的，通常不低于20，帶有量程自動切換功能的儀表，可超過50～100。國內(nèi)可以提供的定型產(chǎn)品的口徑從10mm到3000mm，隨然實際應(yīng)用還是以中小口徑居多，但與大部分其他原理流量儀表(如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質(zhì)量式等)相比，大口徑儀表占有較大比重。

4、液體電導(dǎo)率

使用EMF的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值(即下限值)。電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型EMF的閾值在10-4～(5×10-6)S/cm之間，視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)的信號線長度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測電導(dǎo)率低至5×10-8S/cm的液體。

工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問題。石油制品和有機溶劑電導(dǎo)率過低就不能使用。表1列出若干液體的電導(dǎo)率。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，認(rèn)為不能使用，然而實際工作中會遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實例，這類雜質(zhì)對增加電導(dǎo)率有利。對于水溶液，資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實驗室測得的，實際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測量。

根據(jù)使用經(jīng)驗，實際應(yīng)用的液體電導(dǎo)率要比儀表制造廠規(guī)定的閾值至少大一個數(shù)量級。因為制造廠儀表規(guī)范規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測量的值。是受到一些使用條件限制，如電導(dǎo)率均勻性、連接信號線、外界噪聲等，否則會出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象等。我們就多次遇到測量低度蒸餾水或去離子水，其電導(dǎo)率接近閾值5×10-6S/cm，使用時出現(xiàn)輸出晃動。

5、液體中含有混入物

混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作，但測得的是含氣泡體積的混合體積流量;如氣體含量增加到形成彈(塊)狀流，因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時斷開，出現(xiàn)輸出晃動甚至不能正常工作。含有非鐵磁性顆?；蚶w維的固液雙相流體同樣可測得二相的體積流量。固體含量較高的流體，如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等實際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動，兩者之間有滑動，速度上有差別，單相液體校驗的儀表用于固液雙相流體會產(chǎn)生附加誤差。雖然還未見到EMF應(yīng)用于固液雙相流體中固形物影響的系統(tǒng)實驗報告，但國外有報告稱固形物含量有14%時誤差在3%范圍以內(nèi);

我國黃河水利委員會水利科學(xué)研究所的實驗報告稱，測量高沙含量水的流量，含沙量體積比17%～40%(沙中值粒徑0.35mm)，儀表測量誤差小于3%。 在漿液內(nèi)有較大顆粒擦過電極表面，在頻率較低的矩形激磁的EMF中會產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲，使流量信號不穩(wěn)，就要選用較高頻率的儀表或有較強抑制漿液噪聲能力的儀表，也可選用市電交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。 含有鐵磁性物質(zhì)的流體對通常的EMF，因測量管內(nèi)磁導(dǎo)率受鐵磁體的不同含量而變化，會產(chǎn)生測量誤差。但在磁路中置有磁通檢測線圈補償?shù)腅MF，可減小混入鐵磁體的影響。

對含有礦石顆粒的礦漿應(yīng)用，應(yīng)注意對傳感器襯里的磨損程度，測量管內(nèi)徑擴大會產(chǎn)生附加誤差。這種場合應(yīng)選用耐磨性較好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里，同時建議傳感器安裝在垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水平安裝下半部局部磨損嚴(yán)重的缺點。也可以在傳感器進口端加裝噴嘴形護套，相對延長使用期。

6 、附著和沉淀

測量易在管壁附著和沉淀物質(zhì)的流體時，若附著的是比液體電導(dǎo)率高的導(dǎo)電物質(zhì)，信號電勢將被短路而不能工作，若是非導(dǎo)電層則首先應(yīng)注意電極的污染，譬如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、清垢電極等。電極可在傳感器外定期手動刮出沉垢。國外產(chǎn)品曾有電極上裝超聲波換能器，以清除表面垢層，但現(xiàn)已少見。也有暫時斷開測量電路，在電極簡短時間內(nèi)流過低壓大電流，焚燒清除附著油脂類附著層。易產(chǎn)生附著的場所可提高流速以達到自清掃的目的，還可以采取較方便的易清洗的管道連接，可不拆卸清洗傳感器。 非接觸型電極 EMF附著非導(dǎo)電膜層，儀表仍能工作，但若為高導(dǎo)電層則同樣不能工作。

7、與流體接觸零部件材料的選擇

與流體接觸的傳感器零部件有襯里(或絕緣材料制成的測量管)、電極、接地環(huán)和密封墊片，其材料的耐腐蝕性、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對流體的適應(yīng)性。由于零部件少，形狀簡單，材料選擇靈活，電磁流量傳感器對流體的適應(yīng)性強。

選型舉例：

例：當(dāng)測量液體時,一般以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(20e),水來標(biāo)注刻度;測量氣體時,以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20e,絕壓011013MPa)下,空氣標(biāo)注刻度。所以當(dāng)對某一測量流體進行儀表選型時,應(yīng)將其流量范圍換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水或空氣流量,然后根據(jù)換算后的流量范圍對照金屬轉(zhuǎn)子流量計的標(biāo)準(zhǔn)刻度進行選型。

原始數(shù)據(jù)如下:管徑:Ф70@5;zui大用氧量:110m3/h;zui小用氧量:10m3/h;工作壓力:113MPa;工作溫度:30e;當(dāng)?shù)仄骄髿鈮?011MPa。

1、計算氧氣的密度公式如下

標(biāo)況下：ρ20=1.331kg/m3

工況下： ρ1=ρ20×(P1T20/PNT1Z)=1.331×{(1.3+0.1)×(273.15+20)/[0.1013×(273.15+30)×0.992]} =17.93kg/m3

2、實際流量：

Qs=Q20ρ20/ρ

Qsmax=Q20maxρ20/ρ1=110×1.331/17.93=8.166

Qsmin=Q20minρ20/ρ1=10×1.331/17.93=0.742

2、由流量計實際使用流體狀況下的流量修正公式:

QNmax=Qsmax/0.2696=8.166/0.2696=30.29

QNmin=Qsmax/0.2696=0.742/0.2696=2.75

式中:ZS(ZSN)為被測氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(工作狀態(tài))下壓縮系數(shù)(一般情況ZSUZSN);QS為工況下氧氣的實際流量;QN為標(biāo)況下空氣的實際流量;QN為標(biāo)況下空氣的密度(11293kg/m3);pN為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓;TN為標(biāo)準(zhǔn)溫度293115K;QSN為標(biāo)況下氧氣的密度(即Q20);pS為氧氣實際工作壓力(即p1);TS為氧氣實際工作溫度(即T1)。

測量范圍 : 推薦使用范圍： 0.5m/s～10m/s連續(xù)可調(diào) 。使用范圍：0.2m/s～15m/s連續(xù)可調(diào)

信號輸出：1、開關(guān)量可設(shè)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(tài)方式：1、通過三個手動鍵現(xiàn)場組態(tài)。 2、通過遙控器現(xiàn)場組態(tài)。 3、通過手操器進行現(xiàn)場組態(tài)。

記憶：EEPROM不會消失之記憶體，無需電池保存。

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