原创电磁流量计在工程中的应用

 2009-4-10 13:16  5833 5 5 分类: EDA/ IP/ 设计与制造

电磁流量计是20世纪60年代随着电子技术发展而迅速开发的新型流量测量仪表。它根据法拉第电磁感应定律制成，用来测量导电流体的体积流量，由于其独特的优点，目前已广泛的应用于工业上各种导电液体的测量。从1995年开始,电磁流量计大量用于工业及污水的计量，使用情况良好，深受现场使用，维护人员好评。现根据电磁流量计的原理，结构，将其特点，设计选型及安装时的注意事项作一总结，供同行参考。
1.电磁流量计的工作原理
电磁流量计是根据法拉第电磁感应原理工作的。电磁流量计的测量管外面装有线圈,产生与流体流向垂直的交变磁场，当导电液体流过时，切割磁力线而产生感应电势，此电势与平均流速成正比并由测量管上的两个电极测出，从而得知流体流速。
2.电磁流量计的结构
电磁流量计主要由电磁流量计传感器和转换器两部分组成，电磁流量计传感器主要由测量管，励磁系统电极和干扰调整机构等部分组成，安装在工业管道上，它的作用是将流进管道内的液体流量值线性低地变成感生电势信号，并通过传输线将此信号送到转换器。
电磁流量转换器的作用是把电磁流量计变送器输出的毫伏信号放大，并转化成介质体积流量成正比的0～10mA或4～20mA的标准电流信号或0～10KHZ的频率信号，以便于显示。并可和电动单元组合仪表，DCS配套使用。
3.电磁流量计的特点
由电磁流量计的工作原理结构，可知电磁流量计的主要特点：
（1）电磁流量计的传感器结构简单，没有可动部件，压力损失小，
能够测量含固体颗粒的矿浆，污水等液固两相流。
（2）电磁流量计是一种体积流量测量仪表，在测量过程中，它不
受被测介质的温度、粘度、密度的影响、测量精度高，工作可靠。
(3)电磁流量计量程比大，高达1:100.另外，电磁流量计只与
被测介质的平均流速正比，而与轴对称分布的流动状态无关。
(4)电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可测量瞬时脉动流量，
而且线性好。因此，可将测量信号转变成4～20mA标准信号。
（5）电磁流量计的信号是磁场区域内形成的，并以整个管截面的平均值出现，因此只需要较短的支管段，即入口管道最小5DN长，出口管道2DN长（DN为测量管内径），从电极轴线开始测量。
（6）电磁流量计仅有管道衬里和电极与被测液体接触，因此只要合理选择电极衬里材料，即可达到耐腐蚀，耐磨损的要求。
4.电磁流量计的设计选型
为确保流量计正常投运，仪表选型至关重要，仪表选型不当，不但会造成投资浪费，而且会在生产中由于检测不准确而影响生产，引起计量纠纷。通常选择电磁流量计的主要原则为：
（1）选择传感器的口径与连接的工艺管道口径相同。这种选择安装方便，不需要异型管，但它的前提是管内流速应在0.3～12m/s范围内。
（2）选择传感器的口径与连接的工艺管道口径不相同，这种选择适用于以下几种情况：1）管道内流速偏低，工艺流量又较稳定，为满足仪表对流速的要求，在仪表部分局部提高流速，转折传感器口径小于工艺管道口径，在传感器的前后加接异径管。2)从价格上考虑，对于大口径电磁流量计，口径越大，价格越高。对管道内流速偏低，工艺参数稳定的情况,可选择口径较小的传感器，这不仅可使仪表运行在较好的工作状态下，还可降低仪表的投资费用。
（3）为了在安装异径管后不过多影响流速场分布，不影响电磁流量计的精度，可把异尽管视为直管段的一部分，要求异型管的中心锥角不大于150，且越小越好。同时，要保证加装异尽管后产生的压力损失在允许的范围之内。
（4）根据我们在实际工程中的应用，感到选择电磁流量计还应特
别注意以下几个问题：1)流体的电导率应高于允许下限；2）根据流体的腐蚀性选用合适的内衬和电极材质；3）满足电磁流量计对只管段的要求和接地要求；4）根据安装使用和维护条件安，选用检测和变送部分组合在仪器的一体型或安装的分体型电磁流量计5）有的信号输出分隔离与不隔离两种，为可靠的防止干扰，选用隔离式的为宜。
5.电磁流量计的安装
从电磁流量计的工作原理、结构、特点及设计选型可知，电磁流量计的安装应注意以下几点：
（1）根据需要选择电磁流量计安装的地点和位置，但电极轴线必须大致在水平方向。
（2）测量管在所有的时间内必须完全充满介质，只有满管时，才
能获得准确的测量，对于部分充满管子，应采用类似于放抗阀的安装方式，切勿安装在最低点，以防固体聚集，另外，为防止产生真空，应避免将传感器安装在泵的的进口端。
（3）注意流量计上的流动方向与流体实际流向一致。
（4）在安装时，确保在靠近管道法兰处有足够的空间。
（5）流量计两侧的管道要支撑牢固，不要装在强烈震动的地方。
（6）为便于安装，对于DN＞200的大尺寸仪表，可使用伸缩管，以容许对接在兰的轴向位移。
（7）从电极轴线量起，上游最短直管段长度为5DN，下游最短直管段长度为2DN（DN为管道内径）。
（8）对分体型电磁流量计，应把信号转换器（以及功率增大器）
安装得尽量靠近传感器，连接线应采用屏蔽电缆，最好为双层屏蔽电缆，并且不要把信号转换器（或功率增大器）直接暴露在阳光下，若有需要,可加装避阳罩。
（9）对于流体的旋涡状或螺旋状的流动，要加长上下直管段安装流动整直器。
（10）为使仪表可靠的工作，提高测量精度，不受外界寄生电势的干扰，传感器应有良好的单独接地线，接地电阻＜10哦米嘎。
6.结语
综上所述，电磁流量计作为流量测量仪表，尤其特别的优点，在很多领域得到了越来越广泛的应用，特别是近年来从国外引进的智能化电磁流量计转换器，灿永微处理器和程序控制，且带通讯能接口，功能更强，编程方便，因而具有更强的生命力。但是不论其如何发展，如果设计选型及安装不当，不仅无法发挥其优越性，还会给企业带来损失，给人们造成怀疑和误解，从而会阻碍电磁流量计的应用和推广。因此，在工程应用中，电磁流量计的正确选型及安装是极为重要的两大环节，必须引起我们的高度重视。