一體式電磁流量計(jì)
一、概述
智能電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。電磁流量計(jì)測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。流量計(jì)的測(cè)量管是一內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管。兩只電極延管徑方向穿通管壁固定在測(cè)量管上。其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。勵(lì)磁線圈由雙向方波脈沖勵(lì)磁時(shí),將在與測(cè)量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通量密度為B 的工作磁場(chǎng)。此時(shí),如果具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測(cè)量管,將切割磁力線感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì) E 。電動(dòng)勢(shì) E 正比于磁通量密度 B ,測(cè)量管內(nèi)徑 d 與平均流速 v 的乘積。電動(dòng)勢(shì) E (流量信號(hào))由電極檢出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將流量信號(hào)放大處理后,可顯示流體流量,并能輸出脈沖,模擬電流等信號(hào),用于流量的控制和調(diào)節(jié)。
E=KBdv
式中: E-------- 為電極間的信號(hào)電壓( V )
B-------- 磁通密度( T )
d-------- 測(cè)量管內(nèi)徑( m )
v-------- 平均流速( m/s )
式中 K 、 d 為常數(shù),由于勵(lì)磁電流是恒流的,故 B 也是常數(shù),則由 E=KBdv 可知,流體流量 Q 與電壓信號(hào)E 成正比,即流速感應(yīng)的信號(hào)電壓 E 與體積 Q 成線形關(guān)系。因此只要測(cè)量 E 就可以確定 Q ,這就是電磁流量計(jì)的基本原理。
由 E=KBdv 可知,被測(cè)流體介質(zhì)的溫度、密度、壓力、電導(dǎo)率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。至于流動(dòng)狀態(tài)只要符合軸對(duì)稱流動(dòng)(如層流或紊流)就不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。因此說(shuō)電磁流量計(jì)是一種真正的體積流量。而不需任何修正。這是電磁流量計(jì)的一突出特點(diǎn),是其他任何流量計(jì)所沒有的。測(cè)量管內(nèi)無(wú)活動(dòng)及阻六流部件,因此幾乎沒有壓力損失,并且有極高的可靠性。
由于電磁流量計(jì)有其的優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于化工化纖、食品、造紙、制糖、礦冶、給排水、環(huán)保、水利水工、鋼鐵、石油、制藥等工業(yè)領(lǐng)域中,用來(lái)測(cè)量各種酸緘、鹽溶液、泥漿、礦漿、紙漿、煤水漿、玉米漿、糖漿、纖維漿、糧漿、石灰乳、污水、冷卻原水、給排水、鹽水、雙氧水、啤酒、麥汁、各種飲料、黑液、綠液等導(dǎo)電液體介質(zhì)的體積流量。
二、電磁流量計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)
管道內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件,無(wú)阻流部件,測(cè)量中幾乎沒有附加壓力損失。
測(cè)量結(jié)果與流速分布、流體壓力、溫度、密度、粘度等物理參數(shù)有關(guān)。
在現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)用戶實(shí)際需要在線修改量程。
高清晰度背光 LCD 顯示,全中文菜單操作,使用方便,操作簡(jiǎn)單,易學(xué)易懂。
采用 SMD 器件和表面貼裝( SMT )技術(shù),電路可靠性高。
采用 16 位嵌入式微處理器,運(yùn)算速度快,精度高,可編程頻率低頻矩形波勵(lì)磁,提高了流量測(cè)量的穩(wěn)定性,功耗低。
全數(shù)字量處理,抗干擾能力強(qiáng),測(cè)量可靠,精度高,流量測(cè)量范圍可達(dá) 150 : 1 。低 EMI 開關(guān)電源,適用電源電壓變化范圍大,抗 EMI 性能好。
內(nèi)部具有三個(gè)積算器可分別顯示正向累計(jì)量及差值積算量,內(nèi)部設(shè)有不掉電時(shí)鐘,可記錄 16 次掉電時(shí)間。(選配)
具有 RS485 、 RS232 、 Hart 和 Modbus 等數(shù)字通訊信號(hào)輸出。(選配)
具有自檢與自論斷功能。
紅外手持操作器, 115KHZ 通訊速率,遠(yuǎn)距離非接觸操作轉(zhuǎn)換器所有功能。(選配)
小時(shí)量記錄功能,以小時(shí)為單位記錄流量量,適用于分時(shí)計(jì)量制。(選配)
三、電磁流量計(jì)主要技術(shù)參數(shù)
公稱通徑系列 DN ( mm )
管道式四氟襯里: 10 、 15 、 20 、 32 、 40 、 50 、 65 、 80 、 100 、 125 、 150 、 200 、 250 、300 、 350 、 400 、 450 、 500 、 600 。
管道式橡膠襯里: 40 、 50 、 65 、 80 、 100 、 125 、 150 、 200 、 300 、 350 、 400 、 500 、600 、 800 、 1000 、 1200 。
流動(dòng)方向:正、反凈流量。量程比: 150 : 1 。重復(fù)性誤差:測(cè)量值的± 0 。 1%
等級(jí): 0.5 級(jí)、 1.0 級(jí)(管道式)
被測(cè)介質(zhì)溫度:普通橡膠襯里: -20 ~ +60 ℃
高溫橡膠襯里: -20 ~ +90 ℃
聚四氟乙烯襯里: -30 ~ +100 ℃
高溫型四氟襯里: -30 ~ +180 ℃。
額定工作壓力:管道式: DN6 ~ DN80 ≤ 1.6Mpa, DN100 ~ DN250 ≤ 1.0Mpa,
DN300 ~ DN1200 ≤ 0.6Mpa 。
流量測(cè)量范圍:流量測(cè)量范圍對(duì)應(yīng)流速范圍是 0.1 ~ 15m/s
電導(dǎo)率范圍:被測(cè)流體電導(dǎo)率≥ 5us/cm( 一體式 ) ,大多數(shù)以水為成分的介質(zhì),其電導(dǎo)率在 200 ~ 800 μs/cm 范圍內(nèi),均可選用電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量其流量。
電流輸出: 0 ~ 10mA 時(shí),負(fù)載電阻為 0 ~ 1.5k Ω; 4 ~ 20mA 時(shí),負(fù)載電阻為 0 ~ 750k Ω
數(shù)字頻率輸出:輸出頻率上限可在 1 ~ 5000Hz 內(nèi)設(shè)定帶光電隔離的晶體管集電極開路雙向輸出。外接電源≤ 35V 導(dǎo)通時(shí)集電極大電流為 250mA 。
供電電源: 85 ~ 265V , 45 ~ 63Hz 。
直管段長(zhǎng)度:管道式:上游≥ 5DN ,下游≥ 2DN 。
連接方式:流量計(jì)與配管之間均采用法蘭連接,法蘭連接尺寸應(yīng)符合 GB11988 的規(guī)定。
防爆標(biāo)志: mdIIBT4 。
環(huán)境溫度: -25 ~ 60 ℃
相對(duì)濕度: 5% ~ 95%
消耗功率:小于 20 瓦。
四、電磁流量選型說(shuō)明
正確的選用電磁流量計(jì)是保證用好電磁流量計(jì)的前提條件,選用什么種類的電磁流量計(jì)應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)來(lái)決定,使電磁流量計(jì)的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等,都能適應(yīng)被測(cè)流體的性質(zhì)和流量的要求。
可測(cè)量的流體:
由電磁流量計(jì)的工作原理可知,能選用電磁流量計(jì)測(cè)量流量的流體必須是導(dǎo)電的,嚴(yán)格的說(shuō),除了高溫流體之外,只要電導(dǎo)率大于5μs/cm的任何流體都能選用相應(yīng)的電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量流體,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(jì)來(lái)測(cè)量流量。
傳感器口徑的確定:
流量計(jì)使用流速好在0.1—15m/s范圍內(nèi),此時(shí)流量計(jì)口徑可選擇與用戶管道口徑一致。使用流速低于0.1m/s時(shí)好在儀表部位局部提高流速,采用縮管方式:
異徑管的中心錐角不小于150時(shí),可把異徑管視為直管段的一部分。
一體型或分離型的選擇:
一體型:現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)境較好的條件下,一般都選用一體型,即傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝成一體。
分離型:即傳感器和轉(zhuǎn)換器分開裝于不同地點(diǎn),一般出現(xiàn)以下情況時(shí)選用分離型。
(1) 環(huán)境溫度或流量計(jì)轉(zhuǎn)換器表面受輻射溫度過60℃。
(2) 管道震動(dòng)較大的場(chǎng)合。
(3) 會(huì)對(duì)傳感器的鋁殼嚴(yán)重腐蝕的場(chǎng)合。
(4) 現(xiàn)場(chǎng)濕度較大或有腐蝕性氣體的場(chǎng)合。
(5) 流量計(jì)裝在高空或井下調(diào)試不方便的場(chǎng)合。
定貨時(shí)應(yīng)注明傳感器和轉(zhuǎn)換器分離距離,一般不能過100m,轉(zhuǎn)換器為墻掛安裝。
電極、接地環(huán)材料的選擇:
應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體的腐蝕性來(lái)選擇電極的材料,請(qǐng)查有關(guān)腐蝕性手冊(cè),對(duì)于特殊流體應(yīng)做實(shí)驗(yàn)。
材料 |
耐腐蝕性能 |
含鉬不銹鋼 (OCr18Ni12Mo2Ti ) |
硝酸、室溫下〈5%硫酸、沸騰的磷酸、蟻酸、堿溶液、在一定壓力下的亞硫酸、海水、醋酸 |
哈氏合金C 哈氏合金B (HC、HB) |
耐氧化性酸、氧化性鹽、耐海水、耐非氧化性酸、非氧化性鹽、堿、常溫硫酸 |
鈦(Ti) |
海水、各種氯化物和次氯鹽酸、氯化性酸(包括發(fā)煙硝酸)、有機(jī)酸、堿 |
鉭(Ta) |
除氫氟酸、發(fā)煙硫酸、堿外的其余化學(xué)物質(zhì)、包括沸點(diǎn)的鹽酸、硝酸和小于175℃硫酸 |
鉑(Pt) |
各種酸、堿、鹽,不包括王水 |
襯里材料選擇說(shuō)明:
應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性、磨損性和溫度來(lái)選擇內(nèi)襯材料。
內(nèi)襯材料 |
名稱 |
符號(hào) |
性能 |
高工 作溫度 |
適用液體 |
橡膠 |
氯丁橡膠 |
CR |
耐磨性中等,耐一般低濃度的酸、堿、鹽的腐蝕 |
<800C |
自來(lái)水、工業(yè)用水、海水 |
聚銨脂橡膠 |
PU |
極好的耐磨性能,耐酸堿性能較差 |
<600C |
紙漿、礦漿等漿液 |
|
氟塑料 |
聚四氟乙烯 |
F4或PTFE |
化學(xué)性能很穩(wěn)定,耐騰的鹽酸、硫酸、王水、濃堿的腐蝕 |
<1800C |
腐蝕性強(qiáng)的酸堿鹽液體 |
四氟乙烯和六氟丙烯譯名:特氟隆FEP |
F46或FEP |
化學(xué)性能略遜于F4 |
|
腐蝕性酸堿鹽液體 |
|
四氯乙烯和乙烯 |
F40或ETFE |
化學(xué)性能略遜于F4 |
|
腐蝕性酸堿鹽液體 |
|
塑料 |
聚乙烯 |
P0 |
化學(xué)性能穩(wěn)定 |
<600C |
腐蝕性酸堿鹽液體 |
聚苯硫醚 |
PPS |
|
<1500C |
污水 |
流量范圍的選擇:
大流量和小流量必須符合下表中的數(shù)。
內(nèi)徑mm |
10 |
15 |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
65 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) |
0.0283 4.24 |
0.0636 9.54 |
0.12 16.96 |
0.176 26.5 |
0.29 43.42 |
0.452 67.85 |
0.7 106.0 |
1.19 179.0 |
內(nèi)徑mm |
80 |
100 |
125 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) |
1.8 271.0 |
2.82 424.0 |
4.41 662.0 |
6.36 954.0 |
11.3 1690 |
17.6 2650 |
25.4 3810 |
34.6 5190 |
內(nèi)徑mm |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
700 |
800 |
900 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) |
45.2 6780 |
57.2 8570 |
77.6 10600 |
85.5 12800 |
101.0 15200 |
138.0 20700 |
180.0 27100 |
229.0 34300 |
內(nèi)徑mm |
1000 |
1100 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
2000 |
2200 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) |
282.0 42400 |
342.0 51300 |
407.0 61000 |
554.1 83121 |
732.7 108566 |
916.0 137404 |
1131.0 169635 |
1368.4 205258 |
五、安裝地點(diǎn)的選擇及要求
安裝地點(diǎn)的選擇:
為了使流量計(jì)工作可靠穩(wěn)定,在選擇安裝地點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的要求:
(1) 盡量比開鐵磁性物體及具有強(qiáng)電磁場(chǎng)的設(shè)備(如大電機(jī)、大變壓器等),以免受磁場(chǎng)影響傳感器的工作磁場(chǎng)和流量信號(hào)。
(2) 應(yīng)盡量安裝在干燥通風(fēng)之處,不宜在潮濕、易積水的地方安裝。
(3) 應(yīng)盡量避免日曬雨淋,避免環(huán)境溫度高于60℃及相對(duì)濕度大于95%。
(4) 選擇便于維修,活動(dòng)方便的地方。
(5) 流量計(jì)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)。
安裝要求:
為了正確的測(cè)量,在選擇管道上位置時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)要求:
(1) 傳感器既可以在垂直管道上安裝,也可以在水平或傾斜管道上安裝,但要求二電極的中心連線處于水平狀態(tài)。
(2) 介質(zhì)在安裝位置應(yīng)該保證滿管流動(dòng),避免不滿管及氣體附著在電極上。
(3) 對(duì)于液固兩相流體,好采用垂直安裝,使傳感器襯里磨損均勻,延長(zhǎng)使用壽命。
(4) 流量計(jì)安裝位置介質(zhì)不滿管時(shí),可采取抬高流量管后端管路的方法,使其滿管,嚴(yán)禁在管道高點(diǎn)和出水口安裝流量計(jì)。(見圖)
(5) 修改管道的安裝方法:
當(dāng)介質(zhì)流速達(dá)不到要求時(shí),應(yīng)當(dāng)選用較小口徑的流量計(jì),這時(shí)應(yīng)使用異徑錐形管或修改部分管道,使其與傳感器同口徑,但前后直管段至少須滿足:前直管段≥5DN,后直管段≥2DN(DN為管徑)。
(6) 前后直管段長(zhǎng)度為流量計(jì)前≥5DN,后端≥2DN。
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