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电磁流量计使用方法和调节手册



一、电磁流量计的发展
随着科学技术的发展,电磁流量计的技术也在一天比一天进步,它应用的领域越来越多,比较的广泛。特别是其对液体有比较强的适应性,在现代工业生产中,它的应用范围尤其广,它几乎是测量液体流量的首选仪表,如测麦汁用的麦汁电磁流量计。
二、电磁流量计的作用
流量与温度、压力、物位等的测量同为热工量测量,是工农业生产过程控制中的重要的测定参数之一。流量测量与人们的日常生活有着密不可分的关系。因此,作为流量测最的流量计,应用范围很广。其应用遍及钢铁、冶金、给水、排水、石油、化工、食品、医疗、环保、航空、航海、航天、农业灌溉等部门。
  然而,就流体流动量的检测而言,要比温度、压力等其他参量检测困难得多。其原因在于,流量这个参数受输送流体的工作条件如压力、温度、流动状态、流体的种类、形状等参数的影响。要达到正确测量的目的,必须采用不同的测量仪表和不同的补偿措施。这就是说,流量计的种类和品种是十分繁多的。例如,考虑到测量不同的流体状态,则有气体、水、蒸汽、油等不同的流量计。同样是液体测量,使用的流量计也有不同。譬如,使用电磁流量计可测量导电液体流量,但随着流体导电性质不同,液态金属流量测量需要使用直流磁场或者低频励磁的电磁流量计;低电导率流体测量要用电容型电磁流量计等等。因此,研究和使用流量计相对于其他测量仪表要困难得多。只有结合具体测量的流体对象和测量的目的,针对性地选择适当的流量计,才能合理、经济、可靠、准确地进行有效的流量测量。
三、关于电磁流量计基本参数、特点、工作原理和量程范围
(一)电磁流量计
能源计量用流量计往往跟企业的效益有直接的联系,是进行贸易结算的依据,进行能源的科学管理、提高经济效益的重要手段。电磁流量计图1(Electromagnetic Flowmeter)是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表,采用单片机嵌入式技术,实现数字励磁,同时在电磁流量计上采用CAN现场总线。它是由直接接触管道介质的传感器和上端信号转换器两部分构成,是基于法拉第电磁感应定律工作的,用来测量电导率大于5μs/cm的导电液体的流量,同时也是一种测量导电介质流量的仪表。除了可以测量一般导电液体的流量外,还可以用于测量强酸、强碱等强腐蚀性液体和均匀含有液固两相悬浮的液体,如泥浆、矿浆、纸浆等。

   在许多场合下,“监控目的”与“计量目的”会同时出现。譬如,土木施工中浇注水泥浆,使用流量计测量水泥浆流量不仅可以控制浇灌速度,保证浇注质量,而且可以根据计算要求,通过流量计控制浇注的水泥总量,既保证了浇注浇灌质量,又不浪费水泥浆。再如,使用流量计可以快速、准确地完成饮料生产自动装袋、装罐,不仅保证所装袋、罐饮料的质量,而且提高了工作效率,减小了工人的劳动强度。
   对于“监控目的”的流量计,要求以测量可靠、稳定为主,测量精度为次要。而对“计量目的”的流量计,不仅要求测量稳定、可靠,对测量精度的要求也很高。因此,对于同样能够测量流体的流量计,有些只适用于“监控目的”用,有些可以适用于“计量目的”。譬如,容积式流量计多用作“计量目的”,面积式转子流量计多用作“监控目的”。电磁流量计是既可以用作“监控目的”,又可以用作“计量目的”的流量计。

(二)电磁流量计的分类
电磁流量计的种类:一体式、插入式、分体式。
效验方法:管道标定。
工作原理:是根据法拉第电磁感应原理,再与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极,当导电液体沿测量管轴线运动时,导电液体切割磁力线产生感应电势。主要有在线和离线校验两种。
在线校验:采用外夹式超声波流量计对电磁流量计测量的管道进行比对校验,验证电磁流量计是否偏差过大。这种方法精度偏低,只能定性的判定结果。
离线检验:就是在标定装置上进行检验,一般介质为水。标定装置有容积式标准装置、称重式标准装置两大类。通过标定就可以准确地得出被测的电磁流量计精度了。
按流量传感器与管道连接方式分类,有螺纹连接(油任连接的高压电磁流量计)、夹持型(电磁流量计)、法兰型、卫生型(电磁流量计)、插入型(电磁流量计)。按转换器与传感器组装方式分类,有分体型和一体型。
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(电磁流量计)。
按用途分类,有防侵水型、防爆型电磁流量计、卫生型、通用型和用于明渠流量测量的潜水型(明渠流量计)。
电磁流量计按激磁电流方式分为直流激磁,交流激磁,低频矩形波激磁,双频激磁。
电磁流量计按输出信号连接和激磁(或电源)连线制式分为四线制,二线制。
电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m,而且压损极小。但导电率低的介质,如气体、蒸汽等则不能应用。
电磁流量计造价较高,且信号易受外磁场干扰,影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此,产品在不断改进更新,向微机化发展。
在现代工业生产中,流动工质的温度、压力等运行参数不断提高,在高温高压的情况下,由于材质和结构等方面的原因,直接式质量流量计的应用遇到困难,而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制,往往也不好实际应用。因此,在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种间接式质量流量计,不是配用密度计,而是利用温度、压力与密度间的关系,用温度、压力信号经函数运算为密度信号,与容积流量相乘而得到质量流量.目前温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化,但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时,正确地补偿将很困难或不可能,因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题。

(三)电磁流量计的工作原理
电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的流量管内壁衬上了绝缘材料,是一种非导磁合金短管。两只电极沿着管径方向穿通管壁从而固定在测量管上。它的电极头与衬里内表面基本上是齐平的。历次线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。这个时候,如果具有一定电导率的流体经过测量管时,将会切割磁力线感应出电动势E。电动势E与磁通量弥补B成正比关系,测量管内径d与平均流速v的乘积。电动势E(流量信号)由电极检测出并通过电缆送至转换器。转换器将接收到的流量信号放大进行处理后,即可显示流体流量,同时能输出脉冲,模拟电流信号,用于流量的调节和控制。
E=KBdv,式中:E-电极间的信号电压(v);B-磁通密度(T);d-测量管内径(m);V-平均流速(m/s)。K,d为常数,由于励磁电流是保持恒流的,故B也是常数,则由E=KBdv可知,体积流量Q与信号电压E成正比,即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此只要测量出E就可以确定流量Q,这就是电磁流量计的基本工作原理。
该电磁流量计的工作原理可以如下图2所示:
 
(四)电磁流量计的量程范围
一般工业用电磁流量计被测介质流速以2-4m/s为宜,在特殊情况下,最低流速应不小于0.2m/s,最高应不大于8m/s。若介质中含有固体颗粒,为防止衬里和电极的过分磨擦,常用流速应小于3m/s,对于电磁流量计粘滞流体,流速可选择大于2m/s,较大的流速有助于自动消除电极上附着的粘滞物的作用,有利于提高测量精度。
四、电磁流量计流量时易产生误差的原因及解决办法
1.准确度等级。流量计在规定的流量范围内准确度等级、最大允许误差应符合表1的规定。流量计误差表示使用相对示值误差。
2.引用误差。对于用于瞬时流量指示的流量计误差表示也可使用引用误差,其最大允许误差系列应符合表1规定,其检定结果的标书中不再给出准确等级,而使用其最大允许误差表示,且还应在最大允许误差后标注FS,如±0.5%FS。
3.误差表示方法和选取原则。在一台流量计的一次检定中,应按照准确度等级和引用误差之中的一种给出流量计误差表示方法;对于使用相对示值误差和引用误差组合表示误差的流量计,一次检定中也应统一使用一种方法表示其误差。
4.重复性。流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/3。电磁测量计的局限性在于其传感器输出的讯号比较微弱,只有几微伏到几毫伏的电压,这就说明了在安装电磁流量计时要具备很高的技术,同时被测介质与周围环境对电磁流量计的测量精度也有很大的影响。
不同的介质对电磁流量计测量会有误差,对现实工况条件下流量的修定方法,当前瞬时流量为Q1,K系数为K1时,要调整当前流量,可以通过修改当前K系数来实现,当实际想要的流量为Q2时,就需要修改当前K系数K1的值。
假定新的K系数值为K2,K2就等于实际想要的流量Q2除以瞬时流量为Q1,乘以当前的k系数K1。
即:K2=(Q2/Q1)*K1
例:表上显示当前瞬时流量为Q1=3.1821,表内K系数K1=0.831(各个表不同,实际想要的流量Q2=3.8258,则可以通过修改K1来得到实际想要的流量即:K2=(Q2/Q1)*K1=(3.8258/3.1821)×0.831=0.999,将得到的K2,重新输入表中,替代原来的K1,将得到新的瞬时流量Q2。

  电磁流量计的结构:
 
  主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。磁路系统:其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现,其优点是结构比较简单,受交流磁场的干扰较小,但它易使通过测量导管内的电解质液体极化,使正电极被负离子包围,负电极被正离子包围,即电极的极化现象,并导致两电极之间内阻增大,因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时,永久磁铁相应也很大,笨重且不经济,所以电磁流量计一般采用交变磁场,且是50HZ工频电源激励产生的。
 
  测量导管:其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。
 
  电极:其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。
 
  外壳:应用铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外磁场的干扰。
 
  衬里:在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
 
  转换器:由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。
 
  特点
 
  1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
 
  2、测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低。对浆液测量有独特的适应性;
 
  3、合理选择传感器衬里和电极材料,即具有良好的耐腐蚀和耐磨损性;
 
  4、转换器采用新颖励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达150:1;
 
  5、转换器可与传感器组成一体型或分离型;
 
  6、转换器采用16位高性能微处理器,2x16LCD显示,参数设定方便,编程可靠;
 
  7、流量计为双向测量系统,内装三个积算器:正向总量、反向总量及差值总量;可显示正、反流量,并具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART;
 
  8、转换器采用表面安装技术(SMT),具有自检和自诊断功能;
 
  9、测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,因此测量精度高。
 
  10、测量管道内无阻流件,因此没有附加的压力损失;测量管道内无可动部件,因此传感器寿命极长。
 
  11、由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的,是管道载面上的平均值,因此传感器所需的直管段较短,长度为5倍的管道直径。
 
  12、转换器采用国际最新最先进的单片机(MCU)和表面贴装技术(SMT),性能可靠,精度高,功耗低,零点稳定,参数设定方便。点击中文显示LCD,显示累积流量,瞬时流量、流速、流量百分比等。
 
  13、双向测量系统,可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料,确保产品的性能在长时候内保持稳定。
 
  电磁流量计使用方法:
 
  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。
电磁流量计使用方法和调节手册
  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。
 
  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。
 
  仪表安装方法
 
  电磁流量计简单说是由流量传感器变送器组成的。电磁流量计的安装要求是一定要安装在管路的最低点或者管路的垂直段,但是一定是在满管的情况下,对直管段要求是前5D后3D,这样才能保证电磁流量计的使用和对精度的要求。
 
  电磁流量计的测量原理不依赖流量的特性,如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内(如:弯头、切向限流或上游有半开的截止阀)则与测量无关。如果在测量区内有稳态的涡流则会影响测量的稳定性和测量的精度,这时则应采取一些措施以稳定流速分布:
 
  1. 增加前后直管段的长度
 
  2. 采用一个流量稳定器
 
  3. 减少测量点的截面。
 
  1.对外部环境的要求
 
  1.1.流量计应避免安装在温度变化很大或受到设备高温辐射的场所,若必须安装时,须有隔热、通风的措施。
 
  1.2.流量计最好安装在室内,若必须安装于室外,应避免雨水淋浇,积水受淹及太阳暴晒,须有防潮和防晒措施。
 
  1.3.流量计应避免安装在含有腐蚀性气体的环境中,必须安装时,须有通风措施。
 
  1.4.为了安装、维护、保养方便,在流量计周围需有充裕的安装空间。
 
  1.5.流量计安装场所应避免有磁场及强振动源,如管道振动大,在流量计两边应有固定管道的支座。
 
  1. 2. 管道式电磁流量计
 
  2.1.对直段的要求
 
  为了改善涡流与流场畸变的影响,流量计安装的前、后直管段长度有一定要求,否则会影响测量精度(也可安装整流器,尽量避免在靠近调节阀和半开阀门之后安装)。
 
  2.2.对工艺管的要求
 
  流量计对安装点的上、下游工艺管有一定的要求,否则影响测量精度。
 
  a.上、下游工艺管的内径与传感器的内径相同,并应满足:0.98DN≤D≤1.05DN(式中DN:传感器内径,D:工艺管内径)
 
  b.工艺管与传感器必须同心,同轴偏差应不大于0.05DN
 
  2.3.旁通管的要求
 
  为了方便检修流量计,最好为流量计安装旁通管,另外,对重污染流体及流量计需清而流体不能停止的,必须安装旁通管。
 
  a.方便流量计的检修
 
  b.对重污染流体必须安装
 
  c.流体不能停止而流量计需清洗
 
  3.插入式电磁流量计安装要求
 
  3.1.对直管段的要求
 
  入口/出口直管段:入口应≥10×DN;出口应≥5×DN
 
  3.2.对接地点要求
 
  为了使仪表可靠的工作,提高测量精度,不受外界寄生电势的干扰/传感器应有良好的接地,接地电阻小于10.(若金属管道接地良好时,无须专设接地装置)3.3 对安装位置要求如图所示
 
  插入电磁流量计根据现场管路情况不一,不加装球阀的流量计,应在不带压倒管路上安装(即不带压安装可选择不加装球阀的流量计),在管道上开孔直径50,准备把连接焊管焊接在管道的开孔上;对于要求不断流装卸或不允许介质溢出的场合,须加装球阀,即选择带球阀结构的插入式电磁流量计;在管道上开孔直径50,准备把连接焊管焊接在管道的开孔上。
 
  插入式电磁流量计选型
 
  测量范围 : 推荐使用范围: 0.5m/s~10m/s连续可调 。最大使用范围:0.2m/s~15m/s连续可调
 
  信号输出:1、开关量可设为: 脉冲输出(最高1000HZ);高 /低流量报警;空管报警;流量方向示意;
 
  故障报警;2、电流输出:4-20mA输出
 
  组态方式:1、通过三个手动键现场组态。 2、通过遥控器现场组态。 3、通过手操器进行现场组态。
 
  记忆:EEPROM不会消失之记忆体,无需电池保存。

通过阅读本文,相信你对电磁流量计怎么使用和调节都有了一定的了解,遇到一些不懂的地方还是需要和我们厂家进行联系。