工業控制中電磁流量計的選型及應用

引言(yán)

      電磁流量(liàng)計有一系列優良特性，可以解決(jué)其它流量計不易應(yīng)用的問題，如髒(zāng)污流、腐蝕流的測量(liàng)。在電(diàn)磁流量計選型、安裝(zhuāng)和使(shǐ)用(yòng)方面有一些技巧和(hé)注意事項，根據實際應用經(jīng)驗對(duì)這些問題進行(háng)分析和(hé)讨論。

1. 電磁(cí)流量計(jì)的優缺點(diǎn)

     與其它流量計(jì)相比(bǐ)，電(diàn)磁流量計具有下列優點：

    （1） 由于測(cè)量通(tōng)道是一段光滑直管(guǎn)，不會發生阻塞(sāi)，因此，适用于測量含(hán)固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿(jiāng)、污水等。

    （2） 不産生流量檢(jiǎn)測所造成的壓力損失，節能效果好。

    （3） 所測的體積流量受(shòu)流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響小。

    （4） 流量測量範圍度大，量程比可高達L l000可選流量範圍寬(kuān)，液體流速一般可在0.5--1 0m/s内選(xuǎn)定。有些型号儀表可在現場根據需要擴大和縮小(xiǎo)流量測量範圍，而不必拆下儀表進行離(lí)線實流标定。

    （5） 電磁流量計的口徑範(fàn)圍比其他品種流量(liàng)儀表寬(kuān)，從幾毫米到3m;可測(cè)正反雙向流量；也可測脈動流量（隻要(yào)脈(mò)動頻率低于激磁頻率很多）；儀(yí)表輸出本質上是線性的。

    （6） 可應用于腐蝕性流體的測量。

    （7） 與其它流量計相比，電磁(cí)流量計所需直管段較短。

    但電磁流量計也存在以(yǐ)下缺點：

    （1） 不(bú)能測量電(diàn)導率很低的液體．如石油(yóu)制品。

    （2） 不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體。

    （3） 由于襯裏材料和電氣絕(jué)緣(yuán)材料的限制(zhì)，通用(yòng)型電磁流量計不适用于較高溫度。

    （4） 投資相對較高，特别是大(dà)口徑流量的測量。

2. 電磁流量計的選型

    電磁流量計選型時應注意(yì)以下事項：

    （1） 液體電導率應(yīng)高于允許的下限。各制(zhì)造廠商(shāng)生産的産品對電導(dǎo)率下限值有不同的數值，目前，一般電(diàn)磁(cí)流量計不能測量電導率低于5μS/cm的液體流量。

    （2） 液體流速應在流量計規定的(de)範圍内。一般電磁流量計(jì)所(suǒ)測流體平(píng)均流速應在1-10m/s範圍内，部分廠家産品(pǐn)的流速範圍可在0.3-12m/s如西尼爾(ěr)SINIER的電磁流量(liàng)計。若被(bèi)測液體流速太低，可以考慮加裝異徑管，使(shǐ)流速控制在規定範圍内。爲減小加裝異(yì)徑管造成壓力損失和影響流(liú)速分布，要求異徑管中心(xīn)錐角不超過15。，而(ér)且越小越好。

    （3） 電極形式的選擇。通常，不産(chǎn)生結晶、結疤、不沾(zhān)污(wū)電極的流體介質(zhì)可(kě)選标準電極；對有污泥等沾污電極的應用場合，可選用具(jù)有手動機(jī)械清污附件(jiàn)的刮刀式電極或可(kě)更換式電極。

    （4） 襯(chèn)裏和電極材料的選(xuǎn)擇。根據液體的腐蝕性選用合适的襯裏和電極材(cái)料。可查有(yǒu)關材料的防腐蝕手冊選(xuǎn)定電極材料；耐混酸等成分(fèn)複雜的介質，應做挂片試驗。應根據被測介質的腐蝕性(xìng)，磨損性及溫(wēn)度來(lái)選擇(zé)電磁流量計的襯(chèn)裏(lǐ)材料。

    （5） 滿足直管段的要求和接地要求。從電極軸線開始測量，一(yī)般(bān)入口直管段不小于5D（直徑），出口(kǒu)直管段不(bú)小于(yú)3D。爲使儀(yí)表可靠工作(zuò)，提高測量精度，不受外界寄生電勢的幹擾，電磁流量計的傳感器應良好地單獨接地。

    （6） 機型的選(xuǎn)擇。根據安(ān)裝、使用和維護條件，選用檢測和變送部分組合在一起的一體型(xíng)或分體型電磁流(liú)量計。

    （7） 儀表防護等級的選擇(zé)。按照國标GB420 8-8規定的應用環境，選用儀表(biǎo)外殼(ké)防護等級。例如，IP65爲防噴(pēn)水型，它允許水從任何方向對儀表噴水，儀表仍能正常工作(zuò)；IP67爲防浸水(shuǐ)型，它允(yǔn)許儀表短時間内全部浸入水(shuǐ)中仍能正常工作。

    （8） 儀表安裝位置的選擇。由于電磁(cí)流量計不能在不滿管或空(kōng)管情(qíng)況下工作，所以應保證測量管在所有時間内必須*注滿介質。

3. 電磁流量計(jì)的安裝

    安裝時應(yīng)注意以下事項：

    （1） 液體應具(jù)有測量所(suǒ)需的電導率，并要求電導率分布大體上均勻。因(yīn)此流量傳感器安裝要避開容易産生電導率不均勻(yún)的(de)場所，例(lì)如其上遊附近(jìn)加入藥液，加液點設于傳感器下遊(yóu)；液體有混合時，其分布應大體均勻。

    （2） 使用時傳感器測量管必須充滿液體（非滿管型例外）。

    （3） 液(yè)體應與地同電(diàn)位。當工藝管道是塑料等絕緣材料時，輸送液體(tǐ)會産生摩擦靜電，造成液體與地間有(yǒu)電位差，爲此需良好(hǎo)接地。

3. 1 流量傳感器的安裝

3.1.1 安裝場所

    電磁流量傳感器對安裝場所(suǒ)有以下(xià)要求：

    （1） 測量混(hùn)合(hé)相流體時，應選擇不(bú)會引起相分(fèn)離的場所安裝(zhuāng)傳感器；測量雙組分液體時，傳感器(qì)應避(bì)免裝(zhuāng)在混合尚(shàng)未均勻的下遊；測量化學反應(yīng)物料(liào)時，傳感器(qì)應安裝在反應充分完成(chéng)段的下遊。

    （2） 盡量避免(miǎn)測量管内形成負壓。

    （3） 安(ān)裝位置應選擇震(zhèn)動小的場(chǎng)所，特别是一體型儀表。

    （4） 遠(yuǎn)離大電機、大變壓器等，避免引(yǐn)入電磁幹擾

    （5） 選擇(zé)易于實現傳感器單獨接地的位置。

    （6） 盡可能(néng)遠離腐蝕性氣(qì)體。

    （7） 環境溫度應在儀表允許範圍内，一(yī)體型(xíng)儀表受結構影響，對安裝環境溫度的要求更高。

    （8） 環境相對濕度應在儀表(biǎo)允許範圍内。

    （9） 犀可能避免受陽光直照，必要時加(jiā)防護罩。

    （10） 儀表(biǎo)防護等級應滿足應用要求。

3.1.2 直管段(duàn)長度要求

      根據儀表精(jīng)度要求，電磁流量傳感器上(shàng)遊通常需有5 D的直管段，下遊是3 D的直(zhí)管段。

3.1.3 安裝位置(zhì)和流動方向

      傳感器安裝方向水平、垂直或傾(qīng)斜均可，不受限制。測量固、液兩相流體垂直安裝，自(zì)下而上流動。可防止水平安裝時襯裏(lǐ)下半部(bù)局部磨損嚴重(zhòng)，低流速時固相沉澱等缺點。水(shuǐ)平安裝時(shí)要使電極軸線平行于地(dì)平線，如果電極(jí)軸線垂直于地平線(xiàn)，則處于底部的電極易被沉積物覆(fù)蓋，頂部的電極易被液體中夾帶的氣泡覆蓋(gài)電極表面，造成輸出信号波動(dòng)。圖1所示管系中，c、d爲适宜位置；a、b、e爲不宜位置，b處可能液體不充滿，a、e處易積聚氣體，且e處傳感(gǎn)器後管段短也(yě)有可能不充滿。對于(yú)固、液兩相流，c處亦是不适宜的位置。

3.1.4 旁路管安裝

      在連續生産的工藝管道上，爲了在不影響(xiǎng)生産的情況下對儀表進(jìn)行維修拆(chāi)裝或内部清洗，傳感(gǎn)器應盡可能采用與(yǔ)主工藝管道(dào)并聯安裝的方式(shì)（旁路管安裝），如圖(tú)2所(suǒ)示。正常生産時截止(zhǐ)閥(fá)1關閉，截止閥2、3打開，流體就可流過流量計實現流量測量。當(dāng)傳感器發生故障需拆下維修時，隻要打開截止閥l，關閉截(jié)止閥2，3，就能實現在(zài)不影響生産的情況(kuàng)下對流量計進行拆(chāi)除。當需要清洗流量(liàng)計(jì)内部時，隻需打開截止閥1，關閉截止閥2、3，然後(hòu)打開流量計兩端盲(máng)闆即可清洗。

    圖(tú)2旁路管安裝

      但是對于管徑大于1. 5n韻(yùn)管系因投(tóu)資和空間位置限制(zhì)，不易(yì)實現旁路管安裝。此時爲了便于管(guǎn)系停止(zhǐ)運行(háng)時(shí)維護人員進入管道(dào)檢測、清洗傳感器(qì)内壁，需在流量計附近(jìn)工藝管道上設置人孔(kǒng)。

3.1.5 負壓管系的安裝

      氟塑(sù)料襯裏傳感器須謹慎地應用于負壓管系。有可能(néng)出現負壓的正壓管系應防止(zhǐ)産生負壓(yā)，例如液體溫(wēn)度(dù)高于(yú)室溫(wēn)的管系中(zhōng)，當管系停止運(yùn)行(háng)關閉傳感器上下遊截止閥(fá)後，由于流體冷(lěng)卻收縮就會形成負壓，此時就(jiù)應設(shè)置如圖3所示的負壓防止連接。

3.1.6 接地

      傳感器必須(xū)單獨接(jiē)地（接地電阻lOOΩ以下）。分離來自接(jiē)地(dì)線混亂的幹擾(rǎo)：超聲儀(yí)器接地、設備接地、系統(tǒng)接地、保護接地混亂，各個接地點電位分布不均，不同接地(dì)點間存在電位差，引起地環路電(diàn)流(liú)，影響系統正常工作。

2 .2 抗幹擾措(cuò)施

2.2.1 屏蔽

      變頻器在運行時(shí)會産生高次諧(xié)波，造成電壓波形畸變，嚴重影響附近的儀電設備動作(zuò)。屏蔽幹擾源是抗幹擾zui有效的方法：

    （1） 在變(biàn)頻器的進線側安裝進線電抗(kàng)器及進線濾波器，抑制幹擾信(xìn)号對電源的幹(gàn)擾。

    （2） 信号線全部采用屏蔽(bì)線，屏蔽層可靠接地，布線時盡量遠離變頻(pín)器的進、出線(xiàn)。

    （3） 電機電纜也采(cǎi)用屏蔽電纜，屏蔽層可靠接地。原勻速段的電機控制采用交流接觸器控(kòng)制，接觸器線圈斷、合瞬間産(chǎn)生電磁幹擾。針對這(zhè)種情(qíng)況，将交流接觸器改(gǎi)換成無噪聲固态接觸器，其(qí)控制電源改用24直(zhí)流穩壓電源。

2.2.2 接地、濾波、阻容吸收保護

     針對供給超聲儀器使用的電源直接引至電網的問題，将(jiāng)儀器電源和系統電源分開，采用圖7所示的(de)解止(zhǐ)

     圖3負壓防止連接

型儀表原(yuán)則上接(jiē)地應在傳感器(qì)一(yī)側(cè)，轉換器接地應在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保(bǎo)護管道上，除(chú)了傳感器和接(jiē)地環一起接地外，還要用較粗銅導(dǎo)線（  16IT11112）繞道傳感(gǎn)器，跨(kuà)接到管道的2個連接法蘭(lán)上，使陰極保護(hù)電(diàn)流與傳感器之間(jiān)隔離。一些應用場合的雜散

電流過大，如電解槽沿着電解(jiě)液的洩(xiè)漏電流影響電磁(cí)流量計正常測量時，可采取在流量傳感器與其連接的工藝(yì)管道之間進行電氣隔離的辦法。對(duì)有陰極保護的管道，如果(guǒ)陰極保(bǎo)護電流影響EMF測量時，也可以采取本方法。

3.2 轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜

      一體型電(diàn)磁流量(liàng)計不需要單獨(dú)安裝轉換器；分體式電磁流量計的(de)轉換器安裝在傳感器附(fù)近或儀表室，安裝場所的(de)選擇餘地較大(dà)，轉換器安裝環境條(tiáo)件比一體式好。其防護等級可降低，例如，可選IP65或IP64（防塵防濺級）。安裝場所的要求與3 L 1+（3）、（4）、（6）、（7）、（8）、（9）各條相同。圖7電源淨化 轉換器和傳感器間距(jù)離受被測介質電導率和(hé)信号電纜型号(hào)（即電纜的分布電容、導線截面和屏蔽層數等）的制約，需選用制造廠随儀(yí)表所附（或規定型号）的信号電纜。一般儀表“使用(yòng)說明書”對不(bú)同電導率液體提供允(yǔn)許的傳輸(shū)距離範圍(wéi)。通常，單層屏蔽電纜(lǎn)的傳送距離爲50 m

       爲避(bì)免引入幹擾信号，信号電纜必須單(dān)獨穿在接地保護鋼(gāng)管内(nèi)，不(bú)能把信(xìn)号電纜和電源線安裝在(zài)同一鋼管内。

4. 結(jié)語

       随着(zhe)企業全面走向市場，企業生(shēng)産經營管理将進一(yī)步深化，流量計量越顯重要。電磁流量計作爲工業(yè)流量測量儀表的一(yī)種，隻有在正(zhèng)确選型、安裝和使用的前提下才能更(gèng)好地發揮其作用，滿(mǎn)足企業計量的要(yào)求，實現降低(dī)生産成本、提高經濟(jì)效益的目的。

因此(cǐ)廣州迪川儀器儀表有限公(gōng)司爲更好(hǎo)儀器儀表而不斷努力