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電磁流量計(jì)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間：2020-07-30    來(lái)源：儀多多儀器網(wǎng)    作者：儀多多商城     
流量是化工生產(chǎn)中重要的測(cè)定參數(shù)之一，就測(cè)量導(dǎo)電液體流量而言，不管目的是監(jiān)控還是計(jì)量，EMF都能做到測(cè)量穩(wěn)定、可靠、精度高、易維護(hù)。在儀表選型和使用時(shí)，筆者結(jié)合實(shí)際應(yīng)用總結(jié)一些要點(diǎn)介紹給大家供參考。

1 EMF的工作原理

EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，在EMF測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，由管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量并引出感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯(橡膠，特氟隆等)實(shí)現(xiàn)流體與測(cè)量電極的電磁隔離。假設(shè)電磁感應(yīng)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度B(T)為恒定，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ue(V)正比于流體平均速度V(m/s)，系數(shù)為k，測(cè)量管內(nèi)徑L(m)為已知，則體積流量Qv(m3/s)可通過(guò)如下公式計(jì)算：

EMF由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測(cè)量管上下裝有勵(lì)磁線(xiàn)圈，通勵(lì)磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到變送器。勵(lì)磁電流則由變送器提供。

2EMF的特點(diǎn)

1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，EMF的測(cè)量管道是一段無(wú)阻流擾動(dòng)件或節(jié)流件的光滑直管，不易發(fā)生堵塞、磨損等問(wèn)題。因此，EMF特別適用于含固體顆?；蚶w維的液固兩相流體，如紙漿、泥漿、礦漿、煤水漿和污水等。


圖1測(cè)量原理

2)由于沒(méi)有節(jié)流件，儀表幾乎無(wú)壓力損失，僅消耗10～20W的電功率，這點(diǎn)與節(jié)流的差壓式流量計(jì)相比，其節(jié)能效果成為EMF發(fā)展的一大優(yōu)勢(shì)。

3)EMF所得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力、雷諾數(shù)以及在一定范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化的影響。

4)EMF測(cè)量范圍很大，通常為20∶1～50∶1，每個(gè)量程又可從2%～100%線(xiàn)性測(cè)量，EMF的測(cè)量范圍可涵蓋紊流和層流兩種速度分布狀態(tài)，這是其他流量計(jì)不能與之相比擬的。

5)測(cè)量原理是線(xiàn)性的，測(cè)量精確度高，反應(yīng)速度快，可測(cè)脈動(dòng)流量和快速累積總量，可測(cè)正反雙向流量，傳感器前后直管段要求低。

6)耐腐蝕性能好，使用可靠，維護(hù)方便，壽命長(zhǎng)。

但是，EMF不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等；不能測(cè)量氣體、蒸汽、和含有較多較大氣泡的液體；受襯里材料和電極絕緣材料的溫度限制，不能測(cè)量較高溫度的液體。

3EMF的選型考慮要點(diǎn)

在石油化工設(shè)計(jì)中，要選擇適合的流量?jī)x表要考慮的因素很多，具體到EMF的特點(diǎn)，重點(diǎn)要求考慮四個(gè)方面的因素，即儀表性能、流量特性、安裝條件和環(huán)境條件。

3.1儀表性能

市場(chǎng)上EMF的功能差別也很大，簡(jiǎn)單的就只是測(cè)量單向流量，只輸出模擬信號(hào)帶動(dòng)后位儀表；多功能儀表有測(cè)雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對(duì)和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號(hào)儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專(zhuān)用芯片(ASIC)，以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等。

EMF的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬，如E+H公司提供W、P、H三種類(lèi)型的傳感器，分別應(yīng)用于水和污水行業(yè)(W型)，化工、食品行業(yè)(P型)，食品、制藥行業(yè)(H型)，口徑范圍從2毫米到2米。變送器可提供10、50、23、53多種選擇，10針對(duì)于水行業(yè)開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)型，50為普通型，53為增強(qiáng)型，23為兩線(xiàn)制。精度可有0.5%，0.2%兩種選擇?？蓽y(cè)正反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量。

用于易粘附、沉積、結(jié)垢等介質(zhì)，流速要求應(yīng)不低于2m/s，可以提高到3～4m/s或以上，起到自清洗、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨蝕性強(qiáng)的流體，流速應(yīng)低于2～3m/s，以降低襯里和電極的磨損。襯里、電極和接地環(huán)材料的選擇也很關(guān)鍵，可查閱適合不同介質(zhì)的有關(guān)“材料手冊(cè)”，如《自控常用材料器件手冊(cè)》。

3.2流體特性

使用EMF的前提是被測(cè)液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值(即下限值)。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差直至不能使用，超過(guò)閾值即使變化也可以測(cè)量，示值誤差變化不大，通用型EMF的閾值在10-4～(5×10-6)S/cm之間，視型號(hào)而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)度及其分布電容，制造廠使用說(shuō)明書(shū)中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對(duì)應(yīng)的信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)度。

工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問(wèn)題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問(wèn)題。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，認(rèn)為不能使用，然而實(shí)際工作中會(huì)遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例，這類(lèi)雜質(zhì)對(duì)增加電導(dǎo)率有利。對(duì)于水溶液，資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的，實(shí)際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測(cè)量。

3.3安裝條件

按EMF自身的轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類(lèi)，有分離型和一體型兩種。如在污水廠中大口徑流量計(jì)傳感器大多安裝在地下，所以建議選擇IP68(防塵防潛水級(jí))，如果安裝在地上，建議選擇IP67(防塵防濺水級(jí))。小口徑以一體式為多。通常EMF對(duì)安裝場(chǎng)所要求有：

a.測(cè)量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì)引起相分離的場(chǎng)所；測(cè)量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合尚未均勻的下游；測(cè)量化學(xué)反應(yīng)管道時(shí)，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；盡量滿(mǎn)足前后直管段分別不小于5D和2D；

b.盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓；
c.選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表；
d.避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；
e.易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所；
f.盡可能避開(kāi)周?chē)h(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
g.盡可能避免受陽(yáng)光直照

3.4環(huán)境條件

一般儀表應(yīng)用于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1《爆炸性環(huán)境電氣設(shè)備通用要求》的規(guī)定，選擇適應(yīng)使用場(chǎng)所環(huán)境的氣氛、爆炸性混合物的分級(jí)分組、設(shè)備類(lèi)型以及其他安全規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)的儀表。另外，外界磁場(chǎng)、電氣干擾、環(huán)境溫度和濕度也是EMF選型的考慮要點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

EMF使用方便，維護(hù)量小，主要是電極的清洗和更換，也有無(wú)電極型的EMF幾乎無(wú)需維護(hù)。當(dāng)然對(duì)EMF定期進(jìn)行在線(xiàn)標(biāo)定和檢查也是非常必要的。只要對(duì)EMF性能、特點(diǎn)有了全面深入的了解，有了應(yīng)付各種工況的策略，EMF一定會(huì)成為化工測(cè)量中的得力助手。

一、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)指針有抖動(dòng)      

1、輕微指針抖動(dòng)：一般由于介質(zhì)波動(dòng)引起，可采用增加阻尼的方式來(lái)克服。  

2、中度指針抖動(dòng)：一般由于介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)造成，對(duì)于氣體一般由于介質(zhì)操作壓力不穩(wěn)造成，可采用穩(wěn)壓或穩(wěn)流裝置來(lái)克服或加大金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)氣阻尼。      

3、劇烈指針抖動(dòng)：主要由于介質(zhì)脈動(dòng)，氣壓不穩(wěn)或用戶(hù)給出的氣體操作狀態(tài)的壓力、溫度、流量與金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)實(shí)際的狀態(tài)不符，有較大差異造成浮子流量計(jì)過(guò)量程。      

二、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)指針停到某一位置不動(dòng)      

主要原因是浮子流量計(jì)的浮子卡死。一般由于金屬轉(zhuǎn)子使用時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)過(guò)快，使得浮子飛快向上沖擊止動(dòng)器，造成止動(dòng)器變形而將浮子卡死。但也不排除由于浮子導(dǎo)向桿與止動(dòng)環(huán)不同心，造成浮子卡死。處理時(shí)可將儀表拆下，將變形的止動(dòng)器取下整形，并檢查與導(dǎo)向桿是否同心，如不同心可進(jìn)行校正，然后將浮子裝好，手推浮子，感覺(jué)浮子上下通暢無(wú)阻卡即可，另外，在浮子流量計(jì)安裝時(shí)一定要垂直或水平安裝，不能傾斜，否則也容易引起卡 表并給測(cè)量帶來(lái)誤差。      

三、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量誤差大      

1、安裝不符合要求

（1）對(duì)于垂直安裝浮子流量計(jì)要保持垂直，傾角不大于20度

（2）對(duì)于水平安裝浮子流量計(jì)要保持水平，傾角不大于20度

（3）浮子流量計(jì)周?chē)?00mm空間不得有鐵磁性物體。

（4）安裝位置要遠(yuǎn)離閥門(mén)變徑口、泵出口、工藝管線(xiàn)轉(zhuǎn)彎口等。要保持前5D后250mm直管段的要求。      

2、液體介質(zhì)的密度變化較大也是引起誤差較大的一個(gè)原因。由于儀表在標(biāo)定前，都將介質(zhì)按用戶(hù)給出的密度進(jìn)行換算，換算成標(biāo)校狀態(tài)下水的流量進(jìn)行標(biāo)定，因此如果介質(zhì)密度變化較大，會(huì)對(duì)測(cè)量造成很大誤差。解決方法可將變化以后的介質(zhì)密度帶入公式，換算成誤差修正系數(shù)，然后再將流量計(jì)測(cè)出的流量乘以系數(shù)換成真實(shí)的流量。      

3、氣體介質(zhì)由于受到溫度壓力影響較大，建議采用溫壓補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)獲得真實(shí)的流量。    

4、由于長(zhǎng)期使用及管道震動(dòng)等多因素引起浮子流量計(jì)傳感磁鋼、指針、配重、旋轉(zhuǎn)磁鋼等活動(dòng)部件松動(dòng)，造成誤差較大。解決方法：可先用手推指針的方式來(lái)驗(yàn)證。首先將指針按在RP位置，看輸出是否為4mA，流量顯示是否為0%，再依次按照刻度進(jìn)行驗(yàn)證。若發(fā)現(xiàn)不符，可對(duì)部件進(jìn)行位置調(diào)整。一般要求專(zhuān)業(yè)人員調(diào)整，否則會(huì)造成位置丟失，需返回金湖天信儀表進(jìn)行校正。

詳情點(diǎn)擊：金屬管流量計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法


電磁流量計(jì)按其出現(xiàn)故障時(shí)間的不同可劃分為調(diào)試期和運(yùn)行期出現(xiàn)的故障。常州良邦儀表是一家專(zhuān)業(yè)從事儀表開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的多年的老企業(yè)，以下即為常出現(xiàn)的有關(guān)電磁流量計(jì)的故障表現(xiàn)。
一、調(diào)試期故障
一般出現(xiàn)在儀表初次安裝調(diào)試期間，一旦改進(jìn)儀表后，電磁流量計(jì)故障即可排除。引起電磁流量計(jì)調(diào)試期常見(jiàn)故障有安裝不當(dāng)、外界環(huán)境的干擾、流體特性。1. 流體管道系統(tǒng)和儀表安裝等方面。
此類(lèi)故障一般是由傳感器安裝位置不當(dāng)引發(fā)，例如將傳感器安裝在容易積聚氣體的工業(yè)管網(wǎng)高點(diǎn)，液體經(jīng)流量傳感器直接排入大氣，形成測(cè)量管內(nèi)出現(xiàn)非滿(mǎn)管現(xiàn)象，傳感器裝在流體自上向下流的垂直管道上，容易形成排空現(xiàn)象。
2. 環(huán)境方面
外部環(huán)境方面所引起的故障大多是因?yàn)閮x表受外界電磁波、電機(jī)磁場(chǎng)、雜散電流等干擾引發(fā)的。外界電磁波干擾主要是由信號(hào)電纜引入，通常采用單層或者多層屏蔽進(jìn)行保護(hù)。電流干擾通常采取比較良好的單獨(dú)接地保護(hù)即可獲得滿(mǎn)意測(cè)量。
3. 流體方面
流體內(nèi)的微小氣泡一般情況下影響不了正常的電磁流量計(jì)測(cè)量，只是測(cè)得的流體體積流量為流體和氣體之和。流體內(nèi)的微小氣泡增大會(huì)使流量計(jì)的輸出信號(hào)產(chǎn)生變化，如果流體內(nèi)的微小氣泡增大到覆蓋整個(gè)電極表面，將使電極信號(hào)回路瞬間斷開(kāi)，使所測(cè)得的輸出信號(hào)產(chǎn)生比較大的變化。
二、運(yùn)行期故障
產(chǎn)生電磁流量計(jì)運(yùn)行期故障的原因一般有電磁流量傳感器內(nèi)壁結(jié)垢，儀表遇雷擊，流量計(jì)測(cè)量環(huán)境條件變化等。
1. 內(nèi)壁附著層
由于電磁流量計(jì)測(cè)量的流體大多含有懸浮固相或者臟污體，電磁流量傳感器內(nèi)壁附著層出現(xiàn)的故障頻率較高，如果附著層與液體二者的電導(dǎo)率接近，儀表仍然可以進(jìn)行正常信號(hào)輸出，只是改變了流體的流通面積，將導(dǎo)致測(cè)量誤差的隱形故障；如果附著層是高電導(dǎo)率，電磁流量傳感器電極間的電勢(shì)易短路；如果附著層是絕緣性，電磁流量傳感器電極表面被絕緣將斷開(kāi)了測(cè)量回路。后兩種現(xiàn)象需要清潔附著層或更換傳感器才能使儀表正常工作，
2. 雷電擊
線(xiàn)路遇雷擊時(shí)會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生很高電壓和浪涌電流，儀表遭雷擊后極易損壞。雷電擊主要通過(guò)三個(gè)途徑進(jìn)入儀表：儀表電源線(xiàn)，轉(zhuǎn)換器和傳感器間的激磁線(xiàn)與流量信號(hào)線(xiàn)。從雷電故障中損壞的儀表零部件分析，雷電擊大部分經(jīng)控制室電源線(xiàn)路進(jìn)入儀表從而引發(fā)故障，而其他兩種途徑比較少。
知道了什么時(shí)候容易產(chǎn)生故障，那在日常的安裝及使用過(guò)程中就能引起相關(guān)注意，能有效的避免流量計(jì)的不正常使用，給日常生產(chǎn)帶來(lái)便利。
 


 



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