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電磁流量計在供水行業(yè)中的應用 流量計技術指標

時間:2020-07-30    來源:儀多多儀器網    作者:儀多多商城     
1 前言

近年來,隨著國內供水行業(yè)自動化技術水平不斷提高以及貿易結算計量的要求,電磁流量計得到了越來越普遍的應用和推廣,特別是在上海供水行業(yè)中SGAIC型電磁流量計應用已經得到了廣泛的認可。

2 基本原理

根據法拉第電磁感應定律,即導電液體在磁場中切割磁力線運動時,導體中產生感應電勢(見圖1),其感應電勢的大小與磁感應強度、流體做切割磁力線強度等因素成正比。


圖1 感應電勢產生原理圖

電勢由下式給出:

E=K×B×V×D

式中:E——感應電壓;
K——儀表常數;
B——磁感應強度;
V——平均流速;
D——測量管內直徑。

流量流體時,流體流過垂直于流動方向的磁場,導電性液體的流動感應出一個與平均流速或單位體積流量成正比的電壓,因此只要被測的流體具有最低限度的電導率,其感應電壓信號通過兩個與液體直接接觸的電極檢出,并通過電纜傳送到放大器,然后,轉換成統(tǒng)一的輸出信號。

3 主要技術特點和使用安裝要求

3.1 電磁流量計的主要技術特點

① 由于測量結果與液體的壓力、溫度、電導率等物理參數無關,所以測量精確度高、工作可靠。
② 測量管內無阻流件,因此無附加壓力損失,即對自來水測量無附加水頭損失。
③ 只有管道和電極與被測液體接觸,因此,只要合理選擇電極材料,即可達到耐腐蝕、耐磨損的要求。具有使用壽命長,維護要求低的特點。
④ 可以測定正、反方向流體的流量。
⑤ 輸出信號方式比較靈活。有脈沖、電流、頻率等方式。

3.2 電磁流量計的使用和安裝要求

① 電磁流量計的上游管道至少有5倍管徑長度的直管段,它的下游至少有3倍管徑長度的直管段。在條件允許的情況下,放寬流量計前置直管道長度在10倍管徑以上。
② 在電磁流量計的安裝中,傳感器接地環(huán)要可靠地接地,接地電阻要不大于l OΩ。
③ 要在使用環(huán)境的選擇中注意避免外部的電磁干擾,特別是避免工頻電磁場的干擾。
④ 對流量計上游管道中在前置距離外安裝閥門,特別是蝶閥或直角彎管等嚴重影響流態(tài)特性的場合,可以在流量計上游5~10倍管徑的直管內安裝整流器,以達到穩(wěn)定水流流態(tài),提高計量準確度的目的。

4 電磁流且計在供水行業(yè)安裝配置及使用情況

目前在上海各區(qū)域自來水公司中所普遍采用的水處理工藝原理流程框圖見圖2。


圖2 水工藝處理流程

基于電磁流量計的測量原理及測量特點,目前已成為供水行業(yè)廣泛應用的產品。從1989年使用第一臺電磁流量計以來,到目前為止,上海市自來水公司使用了上海光華愛而美特公司的電磁流量計總計400余臺,直徑從DN15~DN3000不等,主要用于水廠原水的貿易計量、加礬計量、反沖洗水量計量、出水泵房單管計量、廠用水計量以及出廠水總管貿易計量。還有區(qū)域公司的管網連接邊界用于相互饋水的貿易計量。由于水質腐蝕性和磨損性都不強,除了原水選用刮刀式電極和加礬計量選用白金電極外,一般選用橡膠襯里和不銹鋼電極即達到測量要求。

5 電磁流f計在線校驗方法

電磁流量計出廠時其精確度已經過實驗室標定。但一旦使用于現場,由于受環(huán)境條件、流體特性以及儀表本身如元器件損壞等原因引起儀表運行故障等情況,對于首次安裝投運前或長期使用后的流量計有必要進行一次常規(guī)的現場校驗。由于電磁流量計的傳感器安裝在供水管道中,難以拆下送至實驗室進行檢查,而目前在流量計量范圍內,國家和地方對大口徑流量計尚未有現場條件下進行在線檢驗的規(guī)程和其它法規(guī)文件。為了保證電磁流量計在首次安裝、故障修復以及長期使用后的精度和可靠性,而又不影響自來水的日常供應,我公司1995年制訂了《電磁流量計檢驗規(guī)程》作為本企業(yè)內部計量管理標準的一部分,經過幾年的現場檢驗,摸索經驗,不斷完善,在1998年我公司進行IS09002質量管理評審中獲得通過,并已在市原水及各區(qū)域公司各水廠中推廣應用。

5.1 校驗的主要內容

① 對電磁流量計勵磁線圈進行安全絕緣測試,應大于20MΩ。
② 對電磁流量計勵磁線圈進行銅電阻測試,應與原出廠值相同(環(huán)境溫度相同時)。
③ 對電磁流量計傳感器電極對地電阻進行測試,若電阻值在2一20kf之間,并伴有充放電現象,兩只電極的電阻相近,則認為好的。
④ 對電磁流量計轉換器勵磁電流進行測試,觀察其輸出與轉換器原電流的值,誤差不超過士0. 25mA。
⑤ 對電磁流量計轉換器模擬量輸出及頻率輸出進行測試,觀察其線性變化情況,并計算其最大線性誤差,應不超過士0.5%。
⑥ 對DN 1200mm以上的電磁流量計,應測試推動級NB,電流誤差不超過12mA。

5.2 在線測試情況分析

以2001年南市水廠周期檢驗為例,共檢驗28臺,其中有出廠水計量、加礬計量、原水進水計量等。從傳感器一部份測試情況看:編號為71620-418, 63325-956的電磁流量計勵磁線圈絕緣電阻分別為3MΩ, 0. 5MΩ,小于20MΩl,經仔細分析檢查,原來在開挖過程中,由于施工不當,將勵磁電纜絕緣損壞。解決辦法是更換損壞的勵磁電纜,使傳感器恢復正常絕緣值,其余均符合安全性要求;電極對地電阻對稱性較好,并伴有沖放電現象;勵磁電流其輸出與轉換器原電流標稱值相符,其誤差不超過士0. 25mA。

從轉換器測試情況看:編號為81141-413,81139-413電磁流量計電流輸出最大誤差超過0.5%,與生產廠聯系,由生產廠家進行維修解決。

通過對電磁流量計在線檢驗,我們可以及時正確地發(fā)現電磁流量計是否存在故障或隱患,為保證電磁流量計的正確計量提供了可靠的依據和保障,有利于今后更好地管理好、使用好電磁流量計。

6 使用過程中存在的難點、故障以及解決辦法

電磁流量計具有較高的穩(wěn)定性,儀表設備本身一般很少發(fā)生故障。但是由于環(huán)境條件的變化或安裝工況條件所限,也發(fā)生了一些問題或故障,應該加以解決或避免,主要表現為以下幾種情況:

① 沒有滿足流量計的安裝條件,電磁流量計對管道的直管段要求較高,在新建水廠設計時可以盡量滿足,而對老水廠改造或加裝來說,以上條件就變得幾乎苛刻。由此影響了測量穩(wěn)定性。其解決方法為加裝整流管以改善流動特性。

② 被測水的流速過低,由此影響測量的精度。特別是在一些區(qū)域邊界安裝的流量計,由于處于區(qū)域公司管網末梢,壓差小而造成流速過低。其解決辦法是盡量開啟邊界兩邊閥門。

③ 管道水中有氣,造成測量波動大影響穩(wěn)定性。其解決辦法要設法找到氣的來源并加以解決,必要時在管道中加裝排氣閥。

④ 安裝在原水管道中流量計的傳感器電極表面被淤泥沉積污染,影響測量。其解決方法為選用刮刀式電極,并定期進行維護清洗。

⑤ 雷擊造成電磁流量計的轉換器損壞,以致無法測量。其解決辦法為在轉換器信號輸人端、勵磁電流輸人端和工作電源端分別加裝相應的避雷器。

⑥ 電磁流量計人口管道中異物堆積,造成被測水體流動特性突變由此影響測量精度造成較大的誤差。其解決方法為及時清除管道中堆積的異物。

7 結束語

總之,電磁流量計所具有的測量精度高、穩(wěn)定性好和適用范圍廣的特點,為水廠實現自動化控制和公平貿易計量提供了有力的技術保證,發(fā)揮巨大的作用。今后,隨著技術、應用和性價比的不斷完善提高,電磁流量計必將在供水行業(yè)中取得越來越廣泛的應用。
電磁流量計的操作

    電磁流量計在使用時首先要確保流體的穩(wěn)定性,流體在管道中要是滿管狀態(tài)且達到一定的流速;其次是要注意定期清理電極;再次是要遠離干擾源。

    1.液體應具有測量所需的電導率.并要求電導率分布大體上均勻。

    因此流量變送器安裝要避開容易產生電導率不均勻場所,例如其上游附近加入藥液,加液點盡量設在變送器下游。

    2.變送器測量管必須充滿液體(非滿管型例外)。變送器應安裝在任何時候測量導管內都能充滿液體的地方,以防止由于測量導管內沒有液體而指針不在零位所造成的錯覺。

    測量管保持是垂直安裝,使被測液體自下而上流經儀表。

    這樣,可以避免在導管中有沉淀物或在介質中有氣泡而造成測量誤差。如不能垂直安裝時,也可水平安裝,但要使兩電極在同一水平面上。

    3.電磁流量計的信號比較弱,在滿量程時只有2.5~8mV,流量很小時,輸出僅有幾微伏,外界略有干擾就能影響測量的精度。

    因此,變送器的外殼、屏蔽線、測量導管、以及變送器兩端的管道都要接地。并且要求單獨設置接地點,絕對不要連接在電機、電器等的公用地線或上下水管道上。

    轉換部分已通過電纜線接地,故匆再行接地。以免因地電位的不同而引入干擾。

 

    電磁流量計是一種具有精度高、重復性好、安裝使用方便等優(yōu)點的速度式儀表。適用于石油、化工、城市燃氣、冶金、礦山等行業(yè)潔凈或基本潔凈的管線壓力相對于恒定的燃氣及單相氣體,如天然氣、丙烷、丁烷、乙烯、氮氣、空氣等。

    電磁流量計采用渦輪進行測量。它先將流速轉換為渦輪的轉速,再將轉速轉換成與流量成正比的電信號。這種流量計用于檢測瞬時流量和總的積算流量,其輸出信號為頻率,易于數字化。感應線圈和永久磁鐵一起固定在殼體上。

    當鐵磁性渦輪葉片經過磁鐵時,磁路的磁阻發(fā)生變化,從而產生感應信號。信號經放大器放大和整形,送到計數器或頻率計,顯示總的積算流量。同時將脈沖頻率經過頻率-電壓轉換以指示瞬時流量。葉輪的轉速正比于流量,葉輪的轉數正比于流過的總量。

    電磁流量計的輸出是頻率調制式信號,不僅提高了檢測電路的抗干擾性,而且簡化了流量檢測系統(tǒng)。它的量程比可達10:1,精度在±0.2%以內。慣性小而且尺寸小的電磁流量計的時間常數可達0.01秒。

標簽: 電磁流量計
電磁流量計 電磁流量計的操作_電磁流量計 根據美國ARC咨詢集團出版的有關“超聲波流量計全球展望”的新報道,新一代的超聲波流量計已經克服了過去落后的技術,并成為監(jiān)控流量和控制流量的基準技術。ARC咨詢集團的研究室主任Wil Chin先生說,超聲波技術將逐漸成為流量測量選擇的技術,不僅僅是對傳統(tǒng)流量技術的替代。Chin先生估計超聲波流量計產品市場將從2003年的大約4億多美元增長到2008年的6億多美元,這將和全世界的電磁式流量計的銷售額相當。

技術創(chuàng)新促進了增長

技術創(chuàng)新促進了快速增長及新供應商的不斷出現。最近出版的《超聲波和相關流量計的選型指導》,書中列舉了全世界70多家超聲波流量計供應商,其中50多家供應商有自己的制造技術。該書的合著者之一David W. Spitzer先生指出:這些供應商的大多數不是基于北美和西歐的傳統(tǒng)市場。一些重要的供應商開始在東歐、日本以及其它的亞洲國家,比如韓國、新加坡和中國等建立他們的市場。

有兩種基本的超聲波流量計技術:多普勒頻移技術和時差技術。多普勒法超聲波流量計的工作原理是:通過測量在流體中不連貫聲音、泡沫、或微粒折射的聲波頻率偏移來測量流體的流速。當有流量時,隨著流量的增加,頻率偏移也增加。時差法超聲波流量計的工作原理是:通過觀測超聲波在介質中的順流和逆流傳播時間差來間接測量流體的流速。有流速的地方,時間差隨著流速的增加而增加(如圖1所示)。

時差法超聲波流量計有單個或多個信號通道。一個時差法超聲波流量計的信號通道越多,它的精度就越高,也就是說它的精度越接近一個電磁式流量計的精度。在石油和氣體應用中的密閉輸送測量時,多通道時差法超聲波流量計已經通過AGA、API、OIML的認證(如圖2所示)。

同樣,也有便攜式和半便攜外夾裝式時差法流量計以及多普勒法流量計。Chin先生說,最初,外夾裝式流量計被看作是測試裝置,因為隨著時間的流逝,超聲波耦合油脂會發(fā)生退化。E+H公司的新型超聲波流量計,它有一個傳感器座,不需要超聲波或者聲耦合油脂。有關在這個領域的開發(fā),按照Chin先生所說,Caldon公司已經發(fā)明了一種創(chuàng)新的耦合油脂,這種油脂不會發(fā)生退化(Caldon公司是在美國匹茲堡市的一家高精度時差法超聲波使用儀器制造商)。

多普勒法流量計一直被應用于特殊場合,多年以來,它們在可靠性和其它一些問題破壞了它們的聲譽。多普勒法流量計,不管是插入式(濕敏傳感器),還是外夾裝式,主要應用于廢水中的淤泥測量、挖泥和采礦中的高濃度泥漿測量。

按照Spitzer先生所說,對于外夾裝式流量計,不管是多普勒法式還是多時差法式,一個重要的問題是:他們都不能對體積流量提供一個可跟蹤的準確的信息說明。Spitzer說,超聲波流量計的性能說明常常是以高參考精度為主。應當注意的是提到的典型精度是速度精度,不是測量的體積流量的精度。一個能測量速度且具有高精度的超聲波流量計,可能在測量體積流量時不具有高精度。

外夾裝式流量計另外一個重要的問題是管道襯里材料的不同,測量能力也不同。比如,瀝青襯里材料在聲學上比其它材料,如塑料有更好的性能。

多年來,多通道時差法流量計一直應用于大口徑管道中高品質液體和氣體的測量及密閉輸送。這些裝置受通道幾何形狀的限制,主要應用在大尺寸管道中,傳感器的數量也增加了成本。典型的多通道流量計的價格范圍在30000~40000美金,或者更高的價格范圍。ARC公司的Chin指出,德國Krohne公司是液體流量計的業(yè)內領導者,美國國家儀器(NI)公司是氣體流量計的業(yè)內領導者。

以前,單通道時差法流量計在聯軸節(jié)結構中相當普遍,但隨著時間的推移,性能高而且價格日益降低的電磁式流量計和渦流式流量計,使這些單通道時差法流量計的應用越來越少。

近年來,幾家制造廠商開發(fā)出了新一代的聯軸節(jié)流量計,并把該裝置分類為多功能多通道流量計。與石油和煤氣工業(yè)中應用的高精度的多通道流量計相比,這些流量計的通道比較少,但是它有更高的精度。由于聯軸節(jié)流量計的聯軸節(jié)結構,它能被校準到一個參考標準進行體積流量測量,因此,相對于外夾裝式流量計,它有一個重要的進步。西門子公司(Siemens)設計的流量計產品在臨時的定型水流斷面上配置了反射目標。德國Krohne公司在他們的流量計產品中配置了三聲道設計,美國Controlotron公司也制造這種類型的多功能多通道流量計產品。

多功能多通道流量計正在大量的銷售,作為所有容積式流量計類型產品的置換物,包括電磁式流量計以及其它的裝置,如:透平流量計。這些產品,比如所有時差法超聲波流量計,它們的附加賣點是它們能測量絕緣流體和低傳導流體,而電磁式流量計不能測量這樣的流體。相對時差法超聲波流量計,這些流量計有許多新的重要的應用。比如,Krohne公司聲稱:他們公司的三聲道的多功能多通道流量計的應用范圍是:含有固體雜質的液體(最高可達5%)和含有低程度的氣泡的液體(最高可達2%)。Krohne公司說,在與渦流式流量計產品二者擇一時,他們公司三聲道的測量傳感器的價格具有競爭力,在整個流程工廠中,這個產品允許單個流量計技術的應用。

與時差法超聲波流量計很相似的測量裝置是相關流量計。不是所有的相關流量計都是超聲波流量計,但至少有一類時差法超聲波流量計認為是相關流量計。Spitzer說,相關流量計通過測量管道內不同位置的參數來測量流體的速度。以超聲波流量計為例,一副傳感器固定在下游,一副傳感器固定在上游,并以交叉相關計算來確定流體的速度。其它的相關流量計,比如美國CiDRA公司研制的新型聲納陣列流量計,完全不是基于超聲波的流量傳感器。

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