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電磁流量計(jì)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-30    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
流量是化工生產(chǎn)中重要的測定參數(shù)之一,就測量導(dǎo)電液體流量而言,不管目的是監(jiān)控還是計(jì)量,EMF都能做到測量穩(wěn)定、可靠、精度高、易維護(hù)。在儀表選型和使用時(shí),筆者結(jié)合實(shí)際應(yīng)用總結(jié)一些要點(diǎn)介紹給大家供參考。

1 EMF的工作原理

EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,即導(dǎo)體在磁場中切割磁力運(yùn)動時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如圖1所示,在EMF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(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí),則會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,由管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測量并引出感應(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)流體與測量電極的電磁隔離。假設(shè)電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場強(qiáng)度B(T)為恒定,產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ue(V)正比于流體平均速度V(m/s),系數(shù)為k,測量管內(nèi)徑L(m)為已知,則體積流量Qv(m3/s)可通過如下公式計(jì)算:

EMF由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測量管上下裝有勵磁線圈,通勵磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管,一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸,引出感應(yīng)電勢,送到變送器。勵磁電流則由變送器提供。

2EMF的特點(diǎn)

1)結(jié)構(gòu)簡單,EMF的測量管道是一段無阻流擾動件或節(jié)流件的光滑直管,不易發(fā)生堵塞、磨損等問題。因此,EMF特別適用于含固體顆?;蚶w維的液固兩相流體,如紙漿、泥漿、礦漿、煤水漿和污水等。


圖1測量原理

2)由于沒有節(jié)流件,儀表幾乎無壓力損失,僅消耗10~20W的電功率,這點(diǎn)與節(jié)流的差壓式流量計(jì)相比,其節(jié)能效果成為EMF發(fā)展的一大優(yōu)勢。

3)EMF所得的體積流量,實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力、雷諾數(shù)以及在一定范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化的影響。

4)EMF測量范圍很大,通常為20∶1~50∶1,每個(gè)量程又可從2%~100%線性測量,EMF的測量范圍可涵蓋紊流和層流兩種速度分布狀態(tài),這是其他流量計(jì)不能與之相比擬的。

5)測量原理是線性的,測量精確度高,反應(yīng)速度快,可測脈動流量和快速累積總量,可測正反雙向流量,傳感器前后直管段要求低。

6)耐腐蝕性能好,使用可靠,維護(hù)方便,壽命長。

但是,EMF不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品和有機(jī)溶劑等;不能測量氣體、蒸汽、和含有較多較大氣泡的液體;受襯里材料和電極絕緣材料的溫度限制,不能測量較高溫度的液體。

3EMF的選型考慮要點(diǎn)

在石油化工設(shè)計(jì)中,要選擇適合的流量儀表要考慮的因素很多,具體到EMF的特點(diǎn),重點(diǎn)要求考慮四個(gè)方面的因素,即儀表性能、流量特性、安裝條件和環(huán)境條件。

3.1儀表性能

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(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動核對和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)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、FF現(xiàn)場總線等。

EMF的口徑范圍比其他品種流量儀表寬,如E+H公司提供W、P、H三種類型的傳感器,分別應(yīng)用于水和污水行業(yè)(W型),化工、食品行業(yè)(P型),食品、制藥行業(yè)(H型),口徑范圍從2毫米到2米。變送器可提供10、50、23、53多種選擇,10針對于水行業(yè)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型,50為普通型,53為增強(qiáng)型,23為兩線制。精度可有0.5%,0.2%兩種選擇??蓽y正反雙向流量,也可測脈動流量。

用于易粘附、沉積、結(jié)垢等介質(zhì),流速要求應(yīng)不低于2m/s,可以提高到3~4m/s或以上,起到自清洗、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨蝕性強(qiáng)的流體,流速應(yīng)低于2~3m/s,以降低襯里和電極的磨損。襯里、電極和接地環(huán)材料的選擇也很關(guān)鍵,可查閱適合不同介質(zhì)的有關(guān)“材料手冊”,如《自控常用材料器件手冊》。

3.2流體特性

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(shí)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。

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。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(shí)際工作中會遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)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(shí)驗(yàn)室測得的,實(shí)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。

3.3安裝條件

按EMF自身的轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類,有分離型和一體型兩種。如在污水廠中大口徑流量計(jì)傳感器大多安裝在地下,所以建議選擇IP68(防塵防潛水級),如果安裝在地上,建議選擇IP67(防塵防濺水級)。小口徑以一體式為多。通常EMF對安裝場所要求有:

a.測量混合相流體時(shí),選擇不會引起相分離的場所;測量雙組分液體時(shí),避免裝在混合尚未均勻的下游;測量化學(xué)反應(yīng)管道時(shí),要裝在反應(yīng)充分完成段的下游;盡量滿足前后直管段分別不小于5D和2D;

b.盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓;
c.選擇震動小的場所,特別對一體型儀表;
d.避免附近有大電機(jī)、大變壓器等,以免引起電磁場干擾;
e.易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場所;
f.盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體;
g.盡可能避免受陽光直照

3.4環(huán)境條件

一般儀表應(yīng)用于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1《爆炸性環(huán)境電氣設(shè)備通用要求》的規(guī)定,選擇適應(yīng)使用場所環(huán)境的氣氛、爆炸性混合物的分級分組、設(shè)備類型以及其他安全規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)的儀表。另外,外界磁場、電氣干擾、環(huán)境溫度和濕度也是EMF選型的考慮要點(diǎn)。

4結(jié)束語

EMF使用方便,維護(hù)量小,主要是電極的清洗和更換,也有無電極型的EMF幾乎無需維護(hù)。當(dāng)然對EMF定期進(jìn)行在線標(biāo)定和檢查也是非常必要的。只要對EMF性能、特點(diǎn)有了全面深入的了解,有了應(yīng)付各種工況的策略,EMF一定會成為化工測量中的得力助手。

一、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)指針有抖動      

1、輕微指針抖動:一般由于介質(zhì)波動引起,可采用增加阻尼的方式來克服。  

2、中度指針抖動:一般由于介質(zhì)流動狀態(tài)造成,對于氣體一般由于介質(zhì)操作壓力不穩(wěn)造成,可采用穩(wěn)壓或穩(wěn)流裝置來克服或加大金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)氣阻尼。      

3、劇烈指針抖動:主要由于介質(zhì)脈動,氣壓不穩(wěn)或用戶給出的氣體操作狀態(tài)的壓力、溫度、流量與金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)實(shí)際的狀態(tài)不符,有較大差異造成浮子流量計(jì)過量程。      

二、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)指針停到某一位置不動      

主要原因是浮子流量計(jì)的浮子卡死。一般由于金屬轉(zhuǎn)子使用時(shí)開啟閥門過快,使得浮子飛快向上沖擊止動器,造成止動器變形而將浮子卡死。但也不排除由于浮子導(dǎo)向桿與止動環(huán)不同心,造成浮子卡死。處理時(shí)可將儀表拆下,將變形的止動器取下整形,并檢查與導(dǎo)向桿是否同心,如不同心可進(jìn)行校正,然后將浮子裝好,手推浮子,感覺浮子上下通暢無阻卡即可,另外,在浮子流量計(jì)安裝時(shí)一定要垂直或水平安裝,不能傾斜,否則也容易引起卡 表并給測量帶來誤差。      

三、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量誤差大      

1、安裝不符合要求

(1)對于垂直安裝浮子流量計(jì)要保持垂直,傾角不大于20度

(2)對于水平安裝浮子流量計(jì)要保持水平,傾角不大于20度

(3)浮子流量計(jì)周圍100mm空間不得有鐵磁性物體。

(4)安裝位置要遠(yuǎn)離閥門變徑口、泵出口、工藝管線轉(zhuǎn)彎口等。要保持前5D后250mm直管段的要求。      

2、液體介質(zhì)的密度變化較大也是引起誤差較大的一個(gè)原因。由于儀表在標(biāo)定前,都將介質(zhì)按用戶給出的密度進(jìn)行換算,換算成標(biāo)校狀態(tài)下水的流量進(jìn)行標(biāo)定,因此如果介質(zhì)密度變化較大,會對測量造成很大誤差。解決方法可將變化以后的介質(zhì)密度帶入公式,換算成誤差修正系數(shù),然后再將流量計(jì)測出的流量乘以系數(shù)換成真實(shí)的流量。      

3、氣體介質(zhì)由于受到溫度壓力影響較大,建議采用溫壓補(bǔ)償?shù)姆绞絹慝@得真實(shí)的流量。    

4、由于長期使用及管道震動等多因素引起浮子流量計(jì)傳感磁鋼、指針、配重、旋轉(zhuǎn)磁鋼等活動部件松動,造成誤差較大。解決方法:可先用手推指針的方式來驗(yàn)證。首先將指針按在RP位置,看輸出是否為4mA,流量顯示是否為0%,再依次按照刻度進(jìn)行驗(yàn)證。若發(fā)現(xiàn)不符,可對部件進(jìn)行位置調(diào)整。一般要求專業(yè)人員調(diào)整,否則會造成位置丟失,需返回金湖天信儀表進(jìn)行校正。

詳情點(diǎn)擊:金屬管流量計(jì)的常見問題及處理方法


電磁流量計(jì)按其出現(xiàn)故障時(shí)間的不同可劃分為調(diào)試期和運(yùn)行期出現(xiàn)的故障。常州良邦儀表是一家專業(yè)從事儀表開發(fā)及生產(chǎn)的多年的老企業(yè),以下即為常出現(xiàn)的有關(guān)電磁流量計(jì)的故障表現(xiàn)。
一、調(diào)試期故障
一般出現(xiàn)在儀表初次安裝調(diào)試期間,一旦改進(jìn)儀表后,電磁流量計(jì)故障即可排除。引起電磁流量計(jì)調(diào)試期常見故障有安裝不當(dāng)、外界環(huán)境的干擾、流體特性。1. 流體管道系統(tǒng)和儀表安裝等方面。
此類故障一般是由傳感器安裝位置不當(dāng)引發(fā),例如將傳感器安裝在容易積聚氣體的工業(yè)管網(wǎng)高點(diǎn),液體經(jīng)流量傳感器直接排入大氣,形成測量管內(nèi)出現(xiàn)非滿管現(xiàn)象,傳感器裝在流體自上向下流的垂直管道上,容易形成排空現(xiàn)象。
2. 環(huán)境方面
外部環(huán)境方面所引起的故障大多是因?yàn)閮x表受外界電磁波、電機(jī)磁場、雜散電流等干擾引發(fā)的。外界電磁波干擾主要是由信號電纜引入,通常采用單層或者多層屏蔽進(jìn)行保護(hù)。電流干擾通常采取比較良好的單獨(dú)接地保護(hù)即可獲得滿意測量。
3. 流體方面
流體內(nèi)的微小氣泡一般情況下影響不了正常的電磁流量計(jì)測量,只是測得的流體體積流量為流體和氣體之和。流體內(nèi)的微小氣泡增大會使流量計(jì)的輸出信號產(chǎn)生變化,如果流體內(nèi)的微小氣泡增大到覆蓋整個(gè)電極表面,將使電極信號回路瞬間斷開,使所測得的輸出信號產(chǎn)生比較大的變化。
二、運(yùn)行期故障
產(chǎn)生電磁流量計(jì)運(yùn)行期故障的原因一般有電磁流量傳感器內(nèi)壁結(jié)垢,儀表遇雷擊,流量計(jì)測量環(huán)境條件變化等。
1. 內(nèi)壁附著層
由于電磁流量計(jì)測量的流體大多含有懸浮固相或者臟污體,電磁流量傳感器內(nèi)壁附著層出現(xiàn)的故障頻率較高,如果附著層與液體二者的電導(dǎo)率接近,儀表仍然可以進(jìn)行正常信號輸出,只是改變了流體的流通面積,將導(dǎo)致測量誤差的隱形故障;如果附著層是高電導(dǎo)率,電磁流量傳感器電極間的電勢易短路;如果附著層是絕緣性,電磁流量傳感器電極表面被絕緣將斷開了測量回路。后兩種現(xiàn)象需要清潔附著層或更換傳感器才能使儀表正常工作,
2. 雷電擊
線路遇雷擊時(shí)會瞬時(shí)產(chǎn)生很高電壓和浪涌電流,儀表遭雷擊后極易損壞。雷電擊主要通過三個(gè)途徑進(jìn)入儀表:儀表電源線,轉(zhuǎn)換器和傳感器間的激磁線與流量信號線。從雷電故障中損壞的儀表零部件分析,雷電擊大部分經(jīng)控制室電源線路進(jìn)入儀表從而引發(fā)故障,而其他兩種途徑比較少。
知道了什么時(shí)候容易產(chǎn)生故障,那在日常的安裝及使用過程中就能引起相關(guān)注意,能有效的避免流量計(jì)的不正常使用,給日常生產(chǎn)帶來便利。
 


 



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