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电磁流量计的调试方法(电磁流量计接线示意图)

文章出处:华仁仪表 发表时间:2021-10-30 09:35

电磁流量计(Electromagnetic Flowmeters,简称EMF)是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。 电磁流量计是应用电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。

电气百科:电磁流量计的使用、连接方式、常见故障、维护案例


电磁流量计的使用说明

使用方法

电磁流量计有两个运行状态:自动测量状态和参数设置状态。

仪表通电时,自动进入测量状态。在自动测量状态下,电磁流量计自动完成各测量功能并显示相应的测量数据。在参数设置状态下,用户使用四个面板键,完成仪表参数设置。

1、按键功能

1.1自动测量状态下键功能

下键:循环选择屏幕下行显示内容;

上键:循环选择屏幕上行显示内容;

复合键+确认键:进入参数设置状态;

确认键:返回自动测量状态;

测量状态下,LCD显示器对比度的调节:小液晶是通过“复合键+上键”或“复合键+下键”按数秒钟;大液晶是通过调节大液晶背面的电位器来实现。

1.2参数设置状态下键功能

下键:光标处数字减1;

上键:光标处数字加1;

复合键+下键:光标左移;

复合键+上键:光标右移;

确认键:进入/退出子菜单;

确认键:在任意状态下,连续按下两秒钟,返回自动测量状态。

注:1.使用“复合键”时,应先按下复合键再同时按住上“上键”或“下键”

2.在参数设置状态下,3分钟内没有按键操作,仪表自动返回测量状态。

3.流量零点修正的流向选择,可将光标移至最左面的“+”或“—”用“上键”或“下键”切换使之与实际流向相反。

4.流量的单位选择,可将光标移至“流量量程设置”菜单的原显示的流量单位下,然后用“上键”或“下键”切换使之符合需要。

电气百科:电磁流量计的使用、连接方式、常见故障、维护案例


2、参数设置功能键操作

要进行电磁流量计参数设定或修改,必须使流量计从测量状态进入参数设置状态。在测量状态下,按“复合键+确认键”出现状态转换密码(0000),根据保密级别,按厂家提供的密码对应修改。再按“复合键+确认键”后,则进入需要的参数设置状态。

智能型电磁流量计传感器在工艺管道上的安装

1.智能型电磁流量计测堵管在任何时刻必须完全注满介质,不能在不满管或空管的情况下正常工作。在介质不满管时,可采用抬高流量计后端出水管高度的方法使介质满管,避免不满管及气体附着在电极上。

2.管道内有真空会损坏流量计的内衬,需特别注意。

3.流动的正方向应与流量计上箭头所指的正方向一致。

4.智能型电磁流量计即可在直管道上安装,也可以在水平或倾斜管道上安装,但要求二电极的中心连线处于水平状态。

5.对于液、固两相流体,最好采用垂直安装,使被测介质自上而下流动,可使流量计衬里磨损均匀,延长使用寿命。

6.流量计在管道法兰附近确保有足够的空间,以便安装和维护。

7.若测量管道有振动,在流量计的两侧应有固定的支座。

8.测量介质为重污染液体的,在旁路管道安装流量计本体,不中断工艺运行,即可排空与清流。

9.安装聚四氟乙烯内衬的流量计时,连接法兰的螺栓应注意均匀拧紧,否则容易压坏聚四氟乙烯内衬,最好用力矩扳手。

电磁流量计的流量传感器连接方式

流量传感器与管道连接方式:法兰连接传统的连接方式,传感器两端有连接法兰,与管道法兰间用螺栓固定,可以单向安装。大口径传感器都采用法兰连接方式,这种连接体积和重量都比夹装连接方式大。夹装连接是近年来发展的一种连接方式,传感器本身是没有法兰的,用较长的螺栓加持在管道两法兰之间接入管系。这种夹装是传感器体积小,重量轻,对于不同压力规范和标准管系法兰孔距适应性强,但只适用于小管径(200mm以下),承受液体工作压力较低。螺纹连接比较适用于医药、食品等药业和工业配比注入等场所螺纹连接还可以用于石油、地质勘探等16~25MPa以上高压注水或水泥浆液流量测量,螺纹形状为梯形。插入式电磁流量计在大管道流量检测中,有绝对的安装优势和价格优势,适用于水、污染、酸、强碱等导电率强的液体测量,特别适合子啊供排水管道的流量测量。接触型电极是指与液体接触的电极是EMF的传统结构,通常为一堆电极,大口径仪表也有两对电极。非满管型EMF也有用3对电机或条形电极。

插入式电磁流量计安装步骤

插入式电磁流量计安装步骤

插入式电磁流量计要求用户管道应为水平设置,传感器前至少有5DN、其后至少应有3DN的直管段。流量调节阀应位于传感器下游3DN以外。管道应明显振动,管道内壁应无明显凹凸不平。

先在管道测量点处正上方开一个Ф60-62mm的孔,要求圆孔四周边缘光洁,无毛刺和气割瘤疤等。将安装件从传感器上拧下来并可靠地焊接在上述开孔处,要求:使安装件下端与管道内面齐平并且保证不漏

松开传感器的3个锁紧螺钉将检测杆及检测头整体抽出待后面安装。(注意:用户不得打开检测头与插入杆的连接)

在安装件的上端螺纹处缠以麻丝铅油或缠以四氟生胶带后将球阀连同密封剂锁紧机构拧紧在上面。

将检测杆从上方慢慢地再插入进去,将锁紧螺母稍稍加力拧紧,压下插入杆测量L2与记录L2尺寸相同,安装就完成了。

影响因素和选型注意事项

一、各种介质对测量的影响

⑴流速分布的影响由流体力学知道,液体在管道内流动时,管道横截面上各点的流速是不相等的,但不管是层流还是紊流,经一定距离的直管段后,流速分速即可成为轴对称分布,流速在管轴中心处为最大,在管壁处为零,其平均流速为V—,只要流速分布相对测量管中心轴为对称的,则在电极上产生的感应电动势大小与各点的流速分布状态无关,而只是与被测液体的平均流速成正比。因此,流速分布为轴对称是均匀磁场型电磁流量计必须满足的工作条件之一。假如流速分布相对管中心轴为非对称时,虽然总的流量相同,但在电极附近感应电动势大,所以测得的信号比实际流量值大。相反,在与电极成90°的地方感应电动势小所得的信号比实际流量值小,造成测量误差。因此,为了使流速度分布轴对称,流量计前加直管段是必要的。

⑵磁场边缘效应对测量的影响若假定沿流体的流动方向上磁场始终是均匀的,实际上,这意味着沿管轴方向上的磁场为无限长而实际流量计的磁场是有限长的所以就必须考虑有限长磁场产生的边缘效应对测量的影响。假定管壁是绝缘的,电极附近磁场大致是均匀的,两端则逐渐减弱,形成不均匀的边缘,最后下降为零。这样,使得液体内部电场E也不均匀,将产生涡电流。由涡电流所产生的二次磁通反过来改变磁场边缘部分的工作磁通使磁场的均匀性进一步遭到破坏。这时,在电极上测得的感应电动势与无限长磁场下的感应电动势大小不一样,产生了误差。假如管壁是导电的,由于导电管壁的短路作用,磁场边缘效应就会更加明显,随着管壁导电率和壁厚的变化,这种影响也将更见明显,从而导致电极上感应电动势的损失增加。对电磁流量计来说,测量管壁绝缘是非常必要的,所以管壁通常要涂上绝缘层。若被测介质中含有导磁性物质,磁场边缘效应就更复杂。由于导磁物质的存在,使磁场发生严重畸变,造成测量的非线性。所以对于所测液体中含有液态金属的,一般采用直流励磁以减少磁场边缘效应。

⑶被测介质电导率的影响,电磁流量计转换器的输入阻抗已有所提高测量导电性液体时,一般不会因介质电导率稍有变化而引起误差,但对于一定的转换器输入阻抗,被测介质的电导率有一个下限值,不能低于该下限值。被测介质的电导率太大也是不允许的。例如当电导率超过10-1S/cm左右时,就会降低流量信号,改变指示值,即指示流量值小于实际流量值。当被测介质的电导率很大时,外电路的电阻较小,这时不管转换器的输入阻抗有多高,并联的结果将取决于这部分液体外电路从而减小变送器与转换器之间的传输精度。所以,对一个电磁流量计来说,测量不受介质电导率影响是有一定范围的,被测介质电导率既不能太大,也不能太小。假如介质的电导率极高,磁场边缘区将产生很大的涡电流,引起二次磁通,使工作磁场边缘区域两侧的磁场分别被削弱和增强。所以测电导率高的介质不宜用交流励磁,而应用直流激磁。随着电子技术的发展,转换器输入阻抗的提高,必将可以降低被测介质电导率的下限。

二、流量传感器的选用电磁流量计电极材料的选用电极材料与被测介质选配不当,将由于化学作用或极化现象而影响正常测量,应根据被测介质的腐蚀性选择电极材料。根据被测介质的腐蚀性、磨损性和温度选择电磁流量计内衬材料。尽量选择有防雷击功能的电磁流量计。

电气百科:电磁流量计的使用、连接方式、常见故障、维护案例


三、流量传感器安装

1、对安装场所的要求。

1)、测量混合相流体时,选择不会引起相分离的场所,测量双组分液体时,避免装在混合尚未均匀的下游,测量化学反应管道时,要装在反应充分完成段。

2)、尽可能避免测量管内变成负压。

3)、选择震动小的场所,特别对一体型仪表。

4)、避免附近有大电机、大变压器等,以免引起电磁场干扰。

5)、易于实现传感器单独接地的场所。

6)、尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体。

7)、环境温度在-25-60℃范围内,环境相对湿度在10%-9O%范围内,尽可能避免阳光直射。

8)、液体应具有测量所需的电导率,并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀场所,例如其上游附近加入药液,加液点最好位于传感器下游。

2、直管段长度要求,电磁流量计对前后直管段要求比较低,对于90o弯管、T形三通、同心异径管、全开闸阀后通常只要离电极中心线,不是传感器进口端连接面>5倍直径长度的直管段,不同开度的阀则需1OD,下游直管段为3D。测量不同介质的混合液体时,混合点与流量计之间的距离最少要大于30D.

3、安装位置和流动方向,传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可,不受限制。但测量固、液两相流体最好垂直安装,自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重,低流速时固相沉淀等缺点。水平安装时要使电极轴线平行于地平线,防止由于液体中偶存气泡擦过遮住电极表面造成绝缘也可防止底部的电极被沉积物覆盖。垂直安装时,应使流动方向向上,这样可以使无流量或小流量时,流体中夹杂的较重固态颗粒下沉,而较轻的肢肪类物质上升离开流量计的传感器电极区。

4、接地传感器必须单独接地,接地电阻100Ω以下。分离型原则上接地应在传感器一侧,转换器接地应在同一接地点。

电磁流量计的常见故障

常见故障

典型故障诊断及处理

1.无流量输出。检查电源部分是否存在故障,测试电源电压是否正常;测试保险丝通断;检查传感器箭头是否与流体流向一致,如不一致调换传感器安装方向;检查传感器是否充满流体,如没有充满流体,更换管道或垂直安装。

2.信号越来越小或突然下降。测试两电极间绝缘是否破坏或被短路,两电极间电阻值正常在(70~100)Ω之间;测量管内壁可能沉积污垢,应清洗和擦拭电极,切勿划伤内衬。测量管衬里是否破坏,如破坏应予以更换。

3.零点不稳定,检查介质是否充满测量管及介质中是否存在气泡,如有气泡可在上游加装消气器,如水平安装可改成垂直安装;检查仪表接地是否完好,如不好,应进行三级接地(接地电阻≤100Ω);检查介质电导率应不小于5μs/cm;检查介质是否淤积于测量管中,清除时注意不要将内衬划伤。

4.流量指示值与实际值不符。检查传感器中的流体是否充满管,有无气泡,如有气泡可在上游加装消气器;检查各接地情况是否良好;检查流量计上游是否有阀,如有,移至下游或使之全开;检查转换器量程设定是否正确,如不对,重新设定正确量程。

5.示值在某一区间波动。检查环境条件是否发生变化,如出现新干扰源及其他影响仪表正常工作的磁源或震动等,应及时清除干扰或将流量计移位;检查测试信号电缆,用绝缘胶带进行端部处理,使导线、内屏蔽层、外屏蔽层、壳体之间不相互接触。

选用电磁流量计测量流量的流体必须是导电的,因此不导电的气体、蒸汽、油类、丙酮等物质不能选用电磁流量计测量流量。

运行故障

经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障,常见故障原因有:流量传感器内壁附着层,雷电击,环境条件变化。

1、内壁附着层

由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多,出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近,仪表还能正常输出信号,只是改变流通面积,形成测量误差的隐性故障;若是高电导率附着层,电极间电动势将被短路;若是绝缘性附着层,电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。

2、雷电击

雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流,进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有3条引入途径:电源线,传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析,引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分是从控制室电源线路引入的,其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到,不仅电磁流量计出现故障,控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。现任已有若于设计单位队识和探索解决这一问题,如齐鲁石化设计院[1]。

3、环境条件变化

主要原因同上节调试期故障环境方面,只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计,调试期因无偿扰源,仪表运行正常,然而在运行期出现新干扰源(例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊)干扰仪表正常运行,出现输出信号大幅度波动。

电磁流量计的维护案例

维护案例

电磁流量计的维护

1、传感器检查

测试设备:500MΩ绝缘电阻测试仪一台,万用表一只。

2、转换器检查

电磁流量计如判定是转换器故障,经检查外部原因没问题的情况下,请与生产厂家联系一般会采取更换线路板的方式解决。

电磁流量计测量低电导率介质之实践

电磁流量计是用来测量电导率大于5μs/cm的导电性的液体介质的体积流量,电磁流量计测量原理主要是依据法拉第电磁感应定律,即当流体通过测量管,将切割磁力线感应出电动势。电动势正比于磁通量密度,测量管内径与平均流速的乘积,电动势(流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器,然而当测量微弱的电导率介质时,电动势就很难被感应出,通过现场实践操作方法,我们特雷默克总结出以下几点供参考:

首先是要确定被测量介质是否具有电导率;

其次是在电磁流量计安装上要严格按照产品使用说明书进行安装;

再次是在电磁流量计进行调试时将电磁流量计转换器内空管报警这一参数关闭后就可以顺利地检测出电动势。

电磁流量计口径的计算确定方法:

电磁流量计主要用于测量封闭管道内导电性的液体的体积流量,电磁流量计规定流体的最小流速不低于0.5m/s,正常在2~4m/s,最高不高于8m/s,因此我们在选择电磁流量计的口径时要充分考虑到在保证电磁流量计的测量精度下,选择合适的管道尺寸,那么如何确定电磁流量计的口径呢?下面简单介绍一下电磁流量计的口径如何确定

假设现在有500m³的一池水要求在4个小时内用水泵将其排净,怎么来确定要采用多大口径的管道呢?通过上面要求的参数可以确定流量计的流量范围是:500m³除以4小时就是125m³/h。通过流量可以计算管道口径的大概范围,即:πr²×流速(0.5~8m/s)=125m³/h,通过计算知道要抽完125m³/h的水,其口径范围在0.075m~0.2975m即DN80~DN300之间,再考虑到电磁流量计的精度要求,选流速2~4m/s为最佳,通过计算其口径在0.105m~0.149m,即DN100~DN150,考虑到投资等各方面因素,就可以确定选DN100的较适合。

电磁流量计的各类遗留问题

电磁流量计研究的遗留问题

流量仪表的品种、规格、准确度和可靠性都不能完全满足要求,尤其是对腐蚀性流体、脏污流体、高粘性流体、特大流体、微小量流体等测量问题,还要进行深入研究。测量装置不能满足流量计的检定要求,尤其是缺乏现场进行实时检定流量计的技术手段。以上问题经过实践考验,科学技术不断创新,利用最新的技术研究成果,将超声波、激光、电磁、核技术等新技术引入流量计量的领域,使得流量传感器趋向于电子化、数字化、多功能化,拓宽了流量计的领域。交流励磁电磁流量计出现的早期,存在较大的涡流损失,为了得到高的测量精度,需要产生较强的感应电动势,设计的传感器磁场约为流速1m/s产生1~2mv的感应信号电压。交流励磁型的电磁流量计消耗功率往往在数十瓦至上千瓦,低频矩形波磁场大部分时间都处于直流状态,它的铁心涡电流损失很小,磁感应强度低,这样设计的传感器磁场大约是1m/s流速能够产生0.1~0.2mv的感应信号电压。低频矩形波励磁的电磁流量计与交流励磁型电磁流量计比较能耗大幅度的降低。

电磁流量计的电极采集的感应电动势

电磁流量计的电极采集的感应电动势是与励磁信号同频率的微小电压信号,而且干扰多,必须经过信号调理才能进行采集。信号调理电路部分包括仪用放大电路,低通滤波电路和信号放大电路,重点对电路的抗干扰能力进行研究。电路中的运放全部选用低电压微功耗器件,进一步降低了系统功耗。要不断完善改进电磁流量计的结构、功能,才会使流量计在市场上的反应更好。

大口径电磁流量计测量时的误差来源

主要误差源为:由于传感器电极间距离无法做到无穷小,而涡电场强度在管段轴方面的分量沿着关断轴方向并不是每一处都相等,所以将引入误差。传感器电极本身的轴向宽度将增加电极间距的不确定性,加大电极间距离所引入的误差。传感器厚度引入的误差。传感器电极及引线等构成回路引入造成磁通而带来的误差,根据HEMP的理论计算,对以上误差源进行理论修正后,可以将基本误差做到小于±0.2%,符合干标定的精度要求。

电磁流量计不同的分类标准

电磁流量计的分类方式用很多,按照不同的分类标准,分成不同的种类。比如按转换器与传感器组装方式来分,有分离型和一体型;按流量传感器与管道连接方法来分类,有法兰连接、法兰夹装连接、卫生型连接和螺纹连接;按流量传感器电极是否与被测液体接触分类,有接触型和非接触型;按流量传感器结构分类,有短管型和插入型;按用途分类,有通用型、防爆型、卫生型、防侵水型和潜水型等。



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