電磁流量計是一種常用的流量測量儀器,可以根據(jù)導(dǎo)電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導(dǎo)電流體流量,被廣泛用于多個領(lǐng)域中。
電磁流量計的優(yōu)點:
1.電磁流量計的傳感器結(jié)構(gòu)簡單,測量管內(nèi)沒有可動部件,也沒有任何阻礙流體流動的節(jié)流部件。所以當流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失,是流量計中運行能耗最低的流量儀表之一。
2.可測量贓污介質(zhì)、耐震壓力表腐蝕性介質(zhì)及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內(nèi)部無阻礙流動部件,與被測流體接觸的只是測量管內(nèi)襯和電極,其材料可根據(jù)被測流體的性質(zhì)來選擇。例如,用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內(nèi)襯,可測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì);采用耐磨橡膠做內(nèi)襯,就特別適合于測量帶有固體顆粒的、磨損較大的礦漿、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體。
3.電磁流量計是一種體積流量測量儀表,在測量過程中,它不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以電導(dǎo)率(在一定范圍)的影響。因此,電磁流量計只需經(jīng)水標定后,就可心用來測量其它導(dǎo)電性液體的流量。
4.電磁流量計的輸出只與被測介質(zhì)的平均流速成正比,而與對稱分布下的流動狀態(tài)(層流或湍流)無關(guān)。所以電磁流量計的量程范圍極寬,其測量范圍度可達100:1,有的甚至達1000:1的可運行流量范圍。
5.電磁流量計無機械慣性,反應(yīng)靈敏,可以測量瞬時脈動流量,也可測量正反兩個方向的流量。
6.工業(yè)用電磁流量計的口徑范圍極寬,電接點壓力表從幾個毫米一直到幾米,而且國內(nèi)已有口徑達3m的實流校驗設(shè)備,為電磁流量計的應(yīng)用和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
流量傳感器殼體為不銹鋼。當DN≤150時,流量傳感器殼體為鑄鋁,DN≥200時,殼體為碳鋼。連接形式法蘭式,符合GB、DIN及ISO等法蘭連接標準,特殊標準可根據(jù)用戶要求定制??汕袚Q的脈沖輸出,信號轉(zhuǎn)換器模塊化設(shè)計,采用EEPROM技術(shù)保證了信號轉(zhuǎn)換器的互換性,無需重新輸入?yún)?shù)。多功能顯示,在多參數(shù)模式下可查看多達6種不同的流量參數(shù)。
電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體,如自來水、鋼鐵、石油、化工、電力、工業(yè)、水利、水政水資源等部門的導(dǎo)電流體的流量,亦可測量酸、堿、鹽等腐蝕性導(dǎo)電液體。
電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。
在電磁流量計中,測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿,上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。
當有導(dǎo)電介質(zhì)流過時,則會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。
測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯(橡膠,特氟隆等)實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。
1、電磁流量計是基于法拉第電磁感應(yīng)定律的速度式電磁流量計。
在闡述電磁流量計測量原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種基于MSP430F149單片機的LDE型電磁流量計;
電路以MSP430F149單片機為核心,從而簡化了外圍硬件電路的設(shè)計,實現(xiàn)了液體流量的測量和累積。
文中給出了設(shè)計的總體框圖,部分硬件電路和控制軟件流程圖。
本文設(shè)計的LDE型電磁流量計已經(jīng)投入生產(chǎn),經(jīng)實際應(yīng)用表明,該設(shè)計具有高精度,低功耗和可靠性強等特點,基本滿足設(shè)計要求。
2、電磁流量計能有效避開強電力設(shè)備,高頻設(shè)備,強電源開關(guān)設(shè)備;
避開高溫熱源和輻射源的影響,避開強烈震動場所和強腐蝕環(huán)境等,同時要考慮安裝維修方便。
3、電磁流量計具有保存每天24小時的流量數(shù)據(jù)、停電時間、零流量時間等多種數(shù)據(jù)及報警等功能。
每天,只需一次、二次短信息就能獲得一個測量點的一天24小時的測量數(shù)據(jù),它也能根據(jù)用戶的需求設(shè)定。
采用電磁旋渦流量計和gsm網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的技術(shù),建立水流量監(jiān)測系統(tǒng)的前期投資只是采用無線電臺方式的1/3到1/5;
系統(tǒng)建立后的運行費用每個點每天只是一到二次短信息的費用。省去了頻率的使用費及使用中的電費及維護費用。
4、流量檢測儀表的顯示方式、通訊方式和數(shù)據(jù)存儲是儀表的重要組成部分。
傳統(tǒng)電磁流量計在顯示方式上一般采用LED或段式LCD,只能顯示數(shù)字、字母、漢字和一些粗糙的圖案;
在數(shù)據(jù)存儲方面,信息存儲一般以二進制方式存儲,不具有通用性且存儲容量??;
在通訊方式上,一般采用RS232或RS485,其開放性不高。
5.傳感器在垂直管道的安裝
測量氣體流量時,傳感器可以安裝在垂直管道上,流向不限。若被測氣體中含有少量的液體,
氣體流向應(yīng)由下向上。
測量液體流量時,液體流向應(yīng)由下向上:這樣不會將液體重量額外附加在探頭上。
6、傳感器在水平管道的側(cè)裝
無論測量何種流體,傳感器可以在水平管道上側(cè)裝,特別是測量過熱蒸汽,飽和蒸汽和低溫液體,
若條件允許建議采用側(cè)裝,這樣流體的溫度對放大器的影響較小。
7.傳感器在水平管道的倒裝
一般情況下不推薦用此安裝方法。此安裝方法不適用于測量一般氣體、過熱蒸汽。可用于測量飽和蒸汽,適用于測量
高溫液體或需經(jīng)常清洗管道的情況。
8.傳感器在有保溫層管道上的安裝
測量高溫蒸汽時,保溫層較多不能超過支架高度的三分之一。
9.為了解決了上述不足,采用32位的ARM處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)研制出了具有信息化、圖形化和網(wǎng)絡(luò)化的電磁流量計。
它采用TFT彩色液晶屏顯示方式,不僅可以顯示流量數(shù)據(jù)還可以顯示流量曲線,提高了顯示的質(zhì)量和內(nèi)容;
通過JFFS2文件系統(tǒng)采用文件的方式進行數(shù)據(jù)存儲,且存儲容量可達1MB。
1. 無流量輸出。檢查電源部分是否存在故障,測試電源電壓是否正常;測試保險絲通斷;檢查傳感器箭頭是否與流體流向一致,如不一致調(diào)換傳感器安裝方向;檢查傳感器是否充滿流體,如沒有充滿流體,更換管道或垂直安裝。
2. 信號越來越小或突然下降。測試兩電極間絕緣是否破壞或被短路,兩電極間電阻值正常在(70~100)Ω之間;測量管內(nèi)壁可能沉積污垢,應(yīng)清洗和擦拭電極,切勿劃傷內(nèi)襯。測量管襯里是否破壞,如破壞應(yīng)予以更換。
3. 零點不穩(wěn)定,檢查介質(zhì)是否充滿測量管及介質(zhì)中是否存在氣泡,如有氣泡可在上游加裝消氣器,如水平安裝可改成垂直安裝;檢查儀表接地是否完好,如不好,應(yīng)進行三級接地(接地電阻≤100Ω);檢查介質(zhì)電導(dǎo)率應(yīng)不小于5μs/cm;檢查介質(zhì)是否淤積于測量管中,清除時注意不要將內(nèi)襯劃傷。
4. 流量指示值與實際值不符。檢查傳感器中的流體是否充滿管,有無氣泡,如有氣泡可在上游加裝消氣器;檢查各接地情況是否良好;檢查流量計上游是否有閥,如有,移至下游或使之全開;檢查轉(zhuǎn)換器量程設(shè)定是否正確,如不對,重新設(shè)定正確量程。
5. 示值在某一區(qū)間波動。檢查環(huán)境條件是否發(fā)生變化,如出現(xiàn)新干擾源及其他影響儀表正常工作的磁源或震動等,應(yīng)及時清除干擾或?qū)⒘髁坑嬕莆唬粰z查測試信號電纜,用絕緣膠帶進行端部處理,使導(dǎo)線、內(nèi)屏蔽層、外屏蔽層、殼體之間不相互接觸。
選用電磁流量計測量流量的流體必須是導(dǎo)電的,因此不導(dǎo)電的氣體、蒸汽、油類、丙銅等物質(zhì)不能選用電磁流量計測量流量。
運行故障
經(jīng)初期調(diào)試并正常運行一段時期后在運行期間出現(xiàn)的故障,常見故障原因有:流量傳感器內(nèi)壁附著層,雷電擊,環(huán)境條件變化。
1、內(nèi)壁附著層
由于電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會遠比其他流量儀表多,出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近,儀表還能正常輸出信號,只是改變流通面積,形成測量誤差的隱性故障;若是高電導(dǎo)率附著層,電極間電動勢將被短路;若是絕緣性附著層,電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會使儀表無法工作。
2、雷電擊
雷電擊在線路中感應(yīng)瞬時高電壓和浪涌電流,進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損儀表有3條引入途徑:電源線,傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號線和激磁線。然而從雷電故障中損壞零部件的分析,引起故障的感應(yīng)高電壓和浪涌電流大部分足從控制室電源線路引入的,其他兩條途徑較少。還從發(fā)生雷擊事故現(xiàn)場了解到,不僅電磁流量計出現(xiàn)故障,控制室中其他儀表電常常同時出現(xiàn)雷擊事故。因此使用單位要認識設(shè)置控制室儀表電源線防雷設(shè)施的重要性?,F(xiàn)任已有若于設(shè)計單位隊識和探索解決這一問題,如齊魯石化設(shè)計院[1]。
3、環(huán)境條件變化
主要原因同上節(jié)調(diào)試期故障環(huán)境方面,只是干擾源不在調(diào)試期出現(xiàn)而在運行期間再介入的。例如一臺接地保護并不理想的電磁流量計,調(diào)試期因無廠擾源,儀表運行正常,然而在運行期出現(xiàn)新干擾源(例如測量點附近管道或較遠處實施管道電焊)干擾儀表正常運行,出現(xiàn)輸出信號大幅度波動。
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