在石化、化工、電力、冶金、市政、制藥等行業(yè),流量測量的技術(shù)難度和復(fù)雜程度都相當(dāng)高,研究流量測量對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低企業(yè)的經(jīng)營成本、解決節(jié)能環(huán)保起到重要作用。電磁流量計具有無阻力,無壓損的優(yōu)點,可以充分減小管道內(nèi)的阻力,符合節(jié)能降耗的要求,因而電磁流量計在業(yè)界得到廣泛的重視。不過雖說電磁流量計具有上述優(yōu)點,而且在可靠性和穩(wěn)定性方面都比多數(shù)其它種類的流量計要好許多,但在實際使用過程中,還是會發(fā)生一些問題,下面就為大家羅列一下電磁流量計在工程應(yīng)用中需要注意的要點。
1.變送器要選擇在任何時候測量導(dǎo)管內(nèi)都能充滿液體的位置進(jìn)行安裝,以防止由于測量導(dǎo)管內(nèi)沒有液體而產(chǎn)生指針不在零點引起的錯覺。建議是垂直安裝,減少由于液體流過在電極上產(chǎn)生氣泡而造成的誤差。若水平放置時,流量計的兩個電極必須保持在同一個水平面上,為了防止沉淀物或在管頂?shù)目諝饬钏^緣。
2.如有需要,可以讓管放空,內(nèi)置的空管檢測線路,會停止累計和流量的信號輸出。
3.在有陽極保護(hù)的管道里流動的流體,安裝電磁流量計時,要遵循下面幾點:為了讓流體能夠良好接地,要使用地環(huán);傳感器跟管道連起來時,法蘭之間要有絕緣墊,螺桿上也要用上絕緣套。
4.當(dāng)電磁流量計安裝在已接地的金屬管道上,通過電磁流量計變送器上的接地端子實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡,即通過截面積不小于6mm2的銅芯電線連接至接地端子上;當(dāng)電磁流量計安裝在未接地的金屬管道上,2個法蘭均通過截面積至少為6mm2的銅芯電線與管道法蘭相連接,并接地;將變送器或傳感器接線盒連接至接地端子上,實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡;當(dāng)電磁流量計安裝在塑料管道或帶絕緣內(nèi)襯的管道上,通過附加接地環(huán)實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡,接地環(huán)通過截面積至少為6mm2的銅芯電線連接至接地端子上。
5.電磁流量變送器應(yīng)安裝在室內(nèi)干燥通風(fēng)處,避免安裝在環(huán)境溫度過高的地方,不應(yīng)受強烈振動,盡量避開具有強烈磁場的設(shè)備,如大電機,變壓器等,避免安裝在有腐蝕性氣體的場合,安裝地點便于檢修,這是保證變送器正常運行的環(huán)境條件。
6.為了保證電磁流量變送器測量管內(nèi)充滿被測介質(zhì),變迭器建議垂直安裝,流向自下而上,尤其是對于液固兩相流,必須垂直安裝。若現(xiàn)場只允許水平安裝,則必須保證兩電極在同一水平面。
7.電磁流量變送器兩端應(yīng)裝閥門和旁路。
8.電磁流量變送器的電極所測出的幾毫伏交流電勢,是以變送器內(nèi)液體電位為基礎(chǔ)的。為了使液體電位穩(wěn)定并位變送器與流體保持等電位,以保證穩(wěn)定地進(jìn)行測量,變送器外殼與金屬管兩端應(yīng)有良好的接地,轉(zhuǎn)換器外殼也應(yīng)接地,接地電阻不能大于10歐姆,不能與其它電器設(shè)備的接地線共用。如果不能保證變送器外殼與金屬管道良好接觸,應(yīng)用金屬導(dǎo)線將它們連接起來,再可靠接地。
9.為了避免干擾信號,變送器和轉(zhuǎn)換器之間的信號必須用屏蔽導(dǎo)線傳輸,不允許把信號電纜和電源線平行放在同一電纜鋼管內(nèi),信號電纜長度一般不得超過30m。
10.轉(zhuǎn)換器安裝地點應(yīng)避免交、直流強磁場和振動,環(huán)境溫度為-20~50℃,且不能含有腐蝕性氣體,相對濕度不大于80%。
11.為了保證電磁流量計的正常運行,減少測量誤差,電磁流量計前后應(yīng)符合一定的直管段要求。根據(jù)JJG 1033-2007《電磁流量計核定規(guī)程》測試標(biāo)準(zhǔn)要求,通常前直管段應(yīng)達(dá)到10D,后直管段應(yīng)為5D。
12.安裝位置。電磁流量計可以垂直、水平安裝,但推薦垂直安裝,且被測流體是自下而上流動。也可以水平安裝,但要使兩電極在同一水平面上。水平安裝時要保證在何時測量導(dǎo)管都充滿液體。在主管線是垂直管線時,一般情況下,要求水流是自下而上,盡量不要自上而下。后者容易引起流量波動比較大。安裝除滿管以外,這點也是很重要的,其次就是前后直管道的距離了。選擇便于維修,活動方便的地方。流量計應(yīng)安裝在水泵后端,決不能在抽吸側(cè)安裝:閥門應(yīng)安裝在流量下游側(cè)。
13.由于電磁流量計測量的是微弱電勢,需排除一切外界干擾才能準(zhǔn)確測量,因而良好的接地是保障電磁流量計穩(wěn)定工作的必要條件。通常接地是通過接地環(huán)或傳感器內(nèi)的參考電極和管路系統(tǒng)的接地連接來實現(xiàn)。
14.流量計的安裝地點要遠(yuǎn)離一切磁源(如大功率電機、變壓器等)。
15.與其它流量計一樣,電磁流量計也有防護(hù)等級,通常一體式的防護(hù)等級為IP65,分體式的為IP68(針對傳感器而言),如果客戶對儀表安裝環(huán)境有要求,安裝地點在地下陰井或其它一些潮濕的地方,建議客戶選用分體式的。以免選錯對儀表造成損害。
16.電磁流量計可以測腐蝕性液體,但定貨初期客戶要正確提供其它測量介質(zhì)屬性,以免選型時對電極選型上的錯誤,導(dǎo)致傳感器在后期使用過程中報廢,給客戶帶來不便和經(jīng)濟(jì)上的損失。
17.電磁流量計雖說可靠性比較好,一般情況下不會損壞,但由于其原理決定,傳感器電極表面一直和液體接觸,時間久了,電極表面比較容易受污染。所以電磁流量計一般情況下,客戶有條件拆的情況下,建議一年到一年半之間拆出來清洗一次電極以保證流量計整機的測量精度。任何儀器儀表都是需要“保養(yǎng)”的,電磁流量計也不例外。
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?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊?,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(hù)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(jìn)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??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(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(hù)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(yuǎn)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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