一、首要明確本單位的計量需求
應(yīng)明確的計量需求有若干,主要有:測量介質(zhì),流量m3/h(最小、工作點(diǎn)、最大),介質(zhì)溫度℃,介質(zhì)壓力MPa,安裝形式(管道式或插入式)等。
二、選用電磁流量計的前提條件
1、被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電性的液體(即要求被測的流體具有最低限度的電導(dǎo)率)。
2、被測介質(zhì)不應(yīng)含有較多的鐵磁性介質(zhì)或大量氣泡。
三、應(yīng)了解電磁流量計的測量原理
其測量原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律,即測量流量時流體流過垂直于流動方向的磁場,導(dǎo)電性流體的流動而感應(yīng)出一個與平均流速(亦稱體積流量)成正比的電壓,該電壓信號通過二個與流體直接接觸的電極檢出,并通過電纜傳送至放大器,然后再將其轉(zhuǎn)換成一輸出信號。
四、應(yīng)了解電磁流量計的主要特點(diǎn)
其主要特點(diǎn)有:⑴測量管內(nèi)基本無壓損,不易堵塞,對漿液類測量具有獨(dú)特的適應(yīng)性;⑵直管段要求低;⑶低頻矩形波勵磁,不受工頻及現(xiàn)場集散干擾的影響,工作穩(wěn)定可靠;⑷變送器軀體可采用全不銹鋼,加裝襯里材料后具有防酸、防堿、防腐蝕能力;⑸現(xiàn)場顯示型轉(zhuǎn)換器可采用專用的智能芯片,參數(shù)設(shè)定方便;⑹變送器內(nèi)部可設(shè)自校系統(tǒng),可隨時對變送器常數(shù)及出廠校驗(yàn)值進(jìn)行自校,便于調(diào)試和維修;⑺測量范圍寬,滿量程流速設(shè)定可在0.3m/s—12m/s范圍內(nèi);⑻其插入式可在不斷流狀態(tài)下進(jìn)行安裝或拆卸;⑼使用范圍廣:可應(yīng)用于化工、冶金、造紙、食品、石油、城市供水等領(lǐng)域。
五、型號的選擇要點(diǎn)
1、首要明確是選擇管道式地磁流量計,或是插入式電磁流量計。
2、一般情況下選擇現(xiàn)場無顯示型電磁流量計,其輸出的4—20mA(或0—10mA)電流信號至控制室的二次儀表上并可顯示流量和總量。
3、若強(qiáng)調(diào)便于現(xiàn)場操作時觀察管道內(nèi)流量,則可選擇現(xiàn)場顯示型電磁流量計。
4、在環(huán)境要求或測量精度要求較高時,可選擇安全電壓智能型電磁流量計。
5、在200mm以上大管徑測量流量或不斷流狀態(tài)裝拆,可優(yōu)先選擇插入式或增強(qiáng)插入式電磁流量計。
六、傳感器口徑的選擇要點(diǎn)
1、選擇傳感器的口徑與連接的工藝管道口徑相同
其優(yōu)點(diǎn)是安裝方便(不需異徑管);其前提是管內(nèi)流體的流速須在0.3m/s—10m/s范圍內(nèi);其適用狀態(tài)為工程前期使用且管內(nèi)流體流速處于較低狀態(tài)。
2、選擇傳感器的口徑與連接的工藝管道口徑不相同
其適用狀態(tài):⑴流速偏低、流量穩(wěn)定;⑵降低性價比。
七、襯里材料的選擇要點(diǎn)
根據(jù)本企業(yè)被測介質(zhì)的腐蝕性、磨損性及溫度,由訂購者選定,可參閱各廠家提供的“襯里材料性能及適用范圍表”。
八、電極材料的選擇
根據(jù)本企業(yè)被測介質(zhì)的腐蝕性,由訂購者選定,可參閱各廠家提供的“電極材料耐腐蝕性能表”。
九、防護(hù)等級的選擇
根據(jù)國標(biāo)GB4208-84,外殼防護(hù)等級有:若儀表安裝在地面以下的且經(jīng)常受水淹的宜選擇潛水型的;若儀表安裝在地表的則宜選擇防噴水型。
十、上限流量的選擇
1、一般選擇變送器的通徑與連接的配管通徑相同。由于通徑、流速和流量三者存在著嚴(yán)格函數(shù)關(guān)系,選擇時可參閱廠家提供的電磁流量計上限流量表,在對應(yīng)的通徑下選擇上限流量值。
2、由于工藝配管內(nèi)流速偏低時而達(dá)不到“1”中對應(yīng)通徑下的最小上限流量值時,可選擇變送器通徑小于工藝配管的通徑,即在變送器前后加接異徑管。
十一、安裝形式的選擇
1、整體式:即將流量計的傳感部分和轉(zhuǎn)換部分裝于一體,優(yōu)點(diǎn)是便于安裝。
2、分離式:即將流量計的傳感部分安裝于被測管道上,將轉(zhuǎn)換部分安裝于便于操作的室內(nèi)。適用于現(xiàn)場環(huán)境差的場合(但其分離長度應(yīng)小于30m)。
十二、接地環(huán)的選擇
若連接儀表的管道相對于被測介質(zhì)是絕緣性的,則需選擇用接地環(huán)。
十三、球閥的選擇前提
對于工藝要求管道內(nèi)流體流量不得停斷的,且要求介質(zhì)不得溢出的場合,則需要加裝球閥。而對于裝拆流量計時允許斷流(或裝拆作業(yè)不影響管道工作)的,則不必加裝球閥而將流量計直接裝在法蘭短管上。
十四、安裝注意要點(diǎn)
1、電極軸線必須保持近似水平;
2、保證測量管在所有時間必須注滿;
3、在管法蘭附近確保留有足夠的螺栓與螺母的安裝空間;
4、在安有流量計的管段要有管線支撐,以減少管線運(yùn)行振動;
5、流量計附近應(yīng)避免強(qiáng)電磁場;
6、長管線,應(yīng)在流量計的下游安裝控制閥和切斷閥;
7、如遇“開口饋入或排放”的狀態(tài),應(yīng)在管道的低區(qū)段安裝儀表;
8、以電極軸線為基準(zhǔn),入口直線管段要大于或等于5倍測量管通徑,出口管道要大于或等于2倍測量管通徑。
十五、流量計的接地要求
傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地線(銅芯截面≥16mm2),其接地電阻<10歐姆;若連接傳感器的管道內(nèi)涂有絕緣層或是非金屬管道時,則傳感器兩側(cè)應(yīng)設(shè)置接地環(huán)(接地線銅芯截面≥16mm2)。
十六、電纜和電氣連接注意要點(diǎn)
分離式的連接電纜(信號傳送及勵磁),從減少干擾和節(jié)約資金角度則越短越好。一般要兼顧介質(zhì)的導(dǎo)電率、勵磁電纜的截面、信號電纜的型號(芯、層、屏蔽)三者的限制。
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(dāng)于法拉第試驗(yàn)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(dāng)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(shí)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(jī)的LDE型電磁流量計;
電路以MSP430F149單片機(jī)為核心,從而簡化了外圍硬件電路的設(shè)計,實(shí)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(shí)際應(yīng)用表明,該設(shè)計具有高精度,低功耗和可靠性強(qiáng)等特點(diǎn),基本滿足設(shè)計要求。
2、電磁流量計能有效避開強(qiáng)電力設(shè)備,高頻設(shè)備,強(qiáng)電源開關(guān)設(shè)備;
避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊?,避開強(qiáng)烈震動場所和強(qiáng)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(diǎn)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(yùn)行費(fèi)用每個點(diǎn)每天只是一到二次短信息的費(fèi)用。省去了頻率的使用費(fèi)及使用中的電費(fèi)及維護(hù)費(fèi)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(jìn)制方式存儲,不具有通用性且存儲容量小;
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??捎糜跍y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(jìn)行數(shù)據(jù)存儲,且存儲容量可達(dá)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(diǎn)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(jìn)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(shí)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?;檢查測試信號電纜,用絕緣膠帶進(jìn)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(yùn)行故障
經(jīng)初期調(diào)試并正常運(yùn)行一段時期后在運(yùn)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(jī)會遠(yuǎn)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(jìn)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(rèn)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(duì)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(yùn)行期間再介入的。例如一臺接地保護(hù)并不理想的電磁流量計,調(diào)試期因無廠擾源,儀表運(yùn)行正常,然而在運(yùn)行期出現(xiàn)新干擾源(例如測量點(diǎn)附近管道或較遠(yuǎn)處實(shí)施管道電焊)干擾儀表正常運(yùn)行,出現(xiàn)輸出信號大幅度波動。