一體型電磁流量計

一體型電磁流量計

一體型電磁流量計由感測器和轉換器兩部分構成。它是基於法拉第電磁感應定律工作的,用來測量電導率大於5μS/cm導電液體的體積流量,是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。除可測量一般導電液體的體積流量外,還可用於測量強酸強鹼等強腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。廣泛套用於石油、化工、冶金、輕紡、造紙、環保、食品等工業部門及市政管理,水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。

概述

一體型電磁流量計由感測器和轉換器兩部分構成。它是基於法拉第電磁感應定律工作的,用來測量電導率大於5μS/cm導電液體的體積流量,是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。除可測量一般導電液體的體積流量外,還可用於測量強酸強鹼等強腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。廣泛套用於石油、化工、冶金、輕紡、造紙、環保、食品等工業部門及市政管理,水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。

工作原理

丈量原理是根據法拉第電磁感應定律。即:導電液體在磁場中作切開磁力線運動,導體中發生感應電動勢,其感應電動勢E為:
E=KBVD
K=外表常數
B=磁感應強度
V=丈量管截面的均勻流速
D=丈量管的內直徑
丈量流量時,流體流過垂直於活動方向的磁場.導電性液體的活動感應出一個與均勻流速(亦即體積流量)成正比的電壓,因而懇求被測的活動液體具有最低極限的電導率。其感應經過二個與液體直觸摸摸的電極檢出,並經過電纜傳送至放大器,然後轉換成一致輸出信號。這種丈量方法具有如下長處:
1、丈量管內無阻流件,因而無附加壓力丟失。
2、由於信號在整個充溢磁場的空間中構成,它是管道截面上的均勻值。因而,從電極平面至感測器上游端平面間所需直管段相對較短,長度為5×DN(DN為導管的內直徑)。
3、只需管道和電極與被測液體觸摸。因而,只需合理挑選電極及管道內襯資料,即可到達耐腐蝕、耐磨損的懇求。
4、感測器輸出信號是一個與均勻流速成線性關係的電動勢。
5、丈量結果與液體的壓力、溫度、密度、粘度、電導率(不少於最低電導率)等物理參數無關,所以丈量精度高、任務牢靠。

產品特點

全數字量處理,抗干擾能力強,測量可靠,精度高、流量測量範圍可達150:1
超低EMI開關電源,適用電源電壓變化範圍大,抗EMI性能好。
採用16位嵌入式微處理器,運算速度快,精度高,可程式頻率低頻矩形波勵磁,提高了流量測量的穩定性,功耗低。
採用SMD器件和表面貼裝(SMT)技術,電路可靠性高。
管道內無可動部件,無阻流部件,測量中幾乎沒有附加壓力損失。
在現場可根據用戶實際需要線上修改量程。
測量結果與流速分布,流體壓力,溫度、密度、粘度等物理參數無關。
高清晰度背光LCD顯示,全中文選單操作,使用方便,操作簡單,易學易懂。
具有RS485、RS232、Hart和Modbus等數字通訊信號輸出。(選配)
具有自檢與自論斷功能。
小時總量計錄功能,以小時為單位記錄流量總量,適用於分時計量制(選配)
內部具有三個積算器可分別顯示正向累計量反向累計量及差值積算量,內部設有不掉電始終,可記錄16次掉電時間。(選配)
紅外手持操作器,115KHZ通訊速率,遠距離非接觸操作轉換器所有功能(選配)

日常維護與故障檢修

1、日常維護
電磁流量計在使用過程中應定期做直觀檢查,檢查儀表周圍環境,掃除塵垢,確保不進水和其他物質,檢查接線是否良好,檢查儀表附近有否新裝強電磁場設備或有新裝電線橫跨儀表。
若是測量介質容易沾污電極或在測量管壁內沉澱、結垢、應定期作清垢、清洗。
2、故障查找

一體型電磁流量計一體型電磁流量計

電磁流量計開始投運或正常投運一段時間後發現儀表工作不正常,應首先檢查流量計外部情況,如電源是否良好、管道是否泄露或處於非滿管狀態、管道內是否有氣泡、信號電纜是否損壞、轉換器輸出信號(即後位儀表輸入迴路)是否開路。切記盲目拆修流量計。
3、感測器檢查
測試設備:500MΩ絕緣電阻測試儀一台,萬用表一隻。
測試步驟:
(1)在管道充滿介質的情況下,用萬用表測量接線端子A、B與C之間的電阻值,A-C、B-C之間的阻值應大至相等。若差異在1倍以上,可能是電極出現滲漏、測量管外壁或接線盒內有冷凝水吸附。
(2)用萬用表測量X、Y之間的電阻,若超過200Ω,則勵磁線圈及其引出線可能開路或接觸不良。拆下端子板檢查。
(3)檢查X、Y與C之間的絕緣電阻,應在200MΩ以上,若有所下降,用熱風對外殼內部進行烘乾處理。實際運行時,線圈絕緣性下降將導致測量誤差增大、儀表輸出信號不穩定。
(4)在襯裡乾燥情況下,用MΩ表測A-C、B-C之間的絕緣電阻(應大於200MΩ)。再用萬用表測量端子A、B與測量管內二隻電極的電阻(應呈短路連通狀態)。若絕緣電阻很小,說明電極滲漏,應將整套流量計返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50MΩ以上且步驟(1)的檢查結果正常,則可能是測量管外壁受潮,可用熱風機對外殼內部進行烘乾。
(5)如判定感測器有故障,請與電磁流量計生產廠家聯繫,一般現場無法解決,需到廠家維修。
4、轉換器檢查
電磁流量計如判定是轉換器故障,經檢查外部原因沒問題的情況下,請與生產廠家聯繫一般會採取更換線路板的方式解決。

安裝環境要求

一、流量感測器安裝環境的選擇
電磁流量感測器外殼防護等級一般是IP65(國際GB4208外殼防護等級——防塵防碰水級),其安裝場所的選擇請安裝環境的主要要求是:
(1)感測器應安裝在乾燥通風的地方,避免潮濕、容易積水受淹的場所,還應儘量避免陽光直射和雨水直接淋澆。
(2)應儘可能避免安裝在周圍環境溫度過高的地方。一體型結構的電磁流量計還受制於電子元器件環境溫度,要低些。
(3)安裝感測器的管道上應無較強的漏電流,應儘可能地遠離有強電磁場的設備,如大機電、大變壓器等,以免引起電磁場干擾;
(4)安裝感測器的管道或地面不應有強烈的震動,特別是一體型儀表;
5)安裝感測器的地點要考慮工作人員現場維修的空間。
二、轉換器安裝環境的選擇
(1)轉換器作為現場指示用的現場安裝儀表,它的安裝場所一般應選擇:
(2)周圍環境溫度在-10~45℃間;
(3)空氣的相對濕度≤85%;
(4)安裝地點無強烈震動;
(5)周圍空氣不含有腐蝕性氣體;
(6)轉換器應儘量安裝在室內。安裝在室外時,還應採取防日曬雨淋的措施 硬體抗干擾技術程控放大器技術:程控放大器技術即解決量程自動轉換問題,同時利用增益控制方法有效削弱微分干擾峰值使放大器過載的問題,便於流量信號電勢處理,提高抗微分干擾的能力。
程式運行監視系統:分體式電磁流量計採用程式運行監視系統以監視微處理器執行應用程式的狀況,當程式正彈到一個臨時構成的死循環中時看門狗能及時發並強迫系統復位,擺脫死循環狀態。
數字濾波技術:數字濾波技術是智慧型儀器中最常採用的技術,能夠完成模擬濾波器不能完成的功能,很容易解決脈衝干擾剔除、數字電路毛刺干擾消除、tjshl.com/A/D轉換器的抗工頻能力以及輸入微處理器數字的可靠性問題。
微處理器抗干擾技術,抗干擾措施是解決輸入、輸出通道中的各種干擾問題,當干擾噪聲沒有作用到微處理器本身時,微處理器仍然正確無誤地執行各種抗干擾軟體,消除或者削弱干擾噪聲對電磁流量計輸入輸出通路的影響,當干擾噪聲通過三匯流排等作用到微處理器本身,CPU將不能按正常狀態執行程式,導致分體式電磁流量計整個工作混亂,為了提高微處理器自身的抗干擾能力採用硬體和軟體相配合的多種抗干擾措施。多種復位方式解決失控的CPU最簡單的方法,掉電保護技術,軟體指令冗餘措施,軟體陷阱抗干擾方法也是排除分體式電磁流量計微處理器失控的有效方法。
同步採樣的頻度補償技術:同步採樣和工頻電源頻率監視補償技術,是提高抗流量信號電勢中混入工頻干擾和工頻電源頻率波動產生工頻干擾能力的有效方法。同步採樣技術,其採樣脈寬為工頻周期的整數倍,使流量信號電勢中工頻干擾平均值等於零,以消除工頻干擾的影響。

勵磁方式介紹

一體型電磁流量計在勵磁方式上可分成交流正弦波勵磁,非正弦波交流勵磁和直流勵磁方式,具體介紹分析如下:
交流正弦波勵磁,當交流電源電壓(不穩時,磁場強度將有所改變,所以電極間產生的感應電動勢也變動,因而,必須從感測器取出對應於計算磁場強度的信號,作為標準信號。這種勵磁方式易引起零點變動,而降低其測量精度。
非正弦波交流勵磁,是採用低於工業頻率的方波或三角波勵磁的方式,可以認為產生恆定直流,周期性地改變極性的方式,因這種勵磁電源穩定,故不必為除去磁場強度的變動而進行運算。交流勵磁方式的主要問題是感應噪聲嚴重。
直流勵磁方式,則是在電極上的極化電位成了重要障礙。故一定值的直流勵磁方式僅適用於非電解質(如液態金屬)液體的測量。
一體型電磁流量計中的勵磁抗干擾技術
勵磁頻率降低,零點穩定性可以提高,但智慧型電磁流量計的抗低頻干擾能力減弱,回響速度慢,如果勵磁頻率高,則抗低頻干擾的能力增強,但一體型電磁流量計的零點穩定性降低。針對這一問題人們研究出了低頻矩形波,解決了長期困擾電磁流量計的工頻干擾,提高了零點穩定性和測量精確度;
後又出現了三值低頻矩形波勵磁技術,具有更好的零點穩定性,解決了干擾電勢的影響,但降低了回響速度,並且在測量泥漿、紙漿等含固體顆粒和纖維流體及低導電率流體測量時,會產生電噪聲,使輸出信號擺動不穩;
最後在八十年代末人們推出了雙頻矩形波勵磁方式,其勵磁波形由低頻矩形波和高頻矩形波疊加構成,分別採樣與之相對應的流量信號,得到低頻和高頻特徵的兩種信號經過處理後可再現實際流量的信號值。在測量自來水、源水等水溶液時,一般採用周期性間歇的直流勵磁方式。間歇周期應選為交流電源周期的整數倍,可消除交流電源頻率的噪聲,排除了交流磁場的電渦流和直流磁場的極化干擾。從此使一體型電磁流量計在人們的日常生產中得到廣泛的套用

技術參數

公稱通徑(mm) (特殊規格可定製) 管道式四氟襯裡:DN10~DN1200
管道式橡膠襯裡:DN40~DN1200
流動方向: 正,反,淨流量
量程比: 150:1
重複性誤差: 測量值的±0.1%
精度等級: 管道式:0.5級,1.0級
被測介質溫度: 普通橡膠襯裡:-20~+60℃
高溫橡膠襯裡:-20~+90℃
聚四氟乙稀襯裡:-30~+100℃
高溫型四氟襯裡:-20~+180℃
額定工作壓力: (高壓可定製) DN6-DN80:≤1.6MPa
DN100-DN250:≤1.0MPa
DN300-DN1200:≤0.6MPa
流速範圍: 0.1-15m/s
電導率範圍: 被測流體電導率≥5μs/cm
電流輸出: 負載電阻 0~10mA:0~1.5kΩ
4~20mA:0~750 kΩ
數字頻率輸出: 輸出頻率上限可在1~5000HZ內設定帶光電隔離的電晶體集電極開路雙向輸出。外接電源≤35V導通時集電極最大電流為250mA
供電電源: AC220V、DC24V或3.6V電池
要求直管段長度 上游≥5DN,下游≥2DN
連線方式: 流量計與配管之間均採用法蘭連線,法蘭連線尺寸應符合GB11988的規定
防爆等級: mdIIBT4
防護等級: IP65,特殊訂製最高可達IP68
環境溫度: -25~+60℃
相對溫度: 5%~95%
消耗總功率: 小於20W

儀表選型

1.選型代碼:

型號 說明
ZYLDE — -□ -□
通徑 10-2200mm
組合 S 一體型
L 分體型
電極材料 M 不鏽鋼
T Ti(鈦)
D Ta(鉭)
H 哈氏合金
P Pt鉑
N Ni鎳
輸出方式 0 無輸出
1 4-20mA/1-5KHz
2 4-20mA
襯裡材料 X 橡膠
F 聚四氟乙烯
P 聚乙烯
J 聚氨酯橡膠
就地顯示 0 無就地顯示
1 就地顯示
通訊方式 0 無通訊
1 RS485
2 RS232
3 Mobdus
4 Hart
接地 0 無接地環
1 有接地環
2 有接地電極
上限流量 (n) 上限流量(量程)m 3 /h

2.襯裡的選擇:

襯裡材料

主要性能 適用範圍
氯丁橡膠 Neoprene 耐磨性好,有極好的彈性,高 扯斷力耐一般低濃度酸鹼鹽介質的腐蝕,不耐氧化性介質的腐蝕。 <80°C,一般水,污水,泥漿,礦漿
聚氨酯橡膠 polyurethane 有極好的耐磨性能,耐酸鹼性能略差。 <60°C,中性、強磨損的礦漿,煤漿、泥漿。
聚四氟乙烯 PTFE 化學性能最穩定的一種材料,能耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水,濃鹼和各種有機溶劑,不耐 三氟化氯、高溫二氟化氧。 <180°C,濃酸、鹼等強腐蝕性介質,衛生類介質。
F46 化學穩定性、電絕緣性、潤滑性、不粘性和不燃性與PTFE相仿,但F46材料強度、耐老化性、耐溫性能和 低溫柔韌性優於PTFE。與金屬粘接性能好,耐磨性好於PTFE,具有較好
抗撕裂性能。
<180°C,鹽酸、硫酸、王水和強氧化劑等,衛生類介質

電極材料的選擇:

材質

耐腐蝕性能
316L 對於硝酸、室溫下<5%的硫酸,沸騰的磷酸、鹼溶液;在一定壓力下的亞硫酸、海水、醋酸等介質有較強的耐腐蝕性。
哈氏合金HB 耐沸點下一切濃度的鹽酸、硫酸、氫氟酸有機酸等非 氧化性酸、鹼、非氯化性鹽酸。
哈氏合金HC 耐氧化性酸如:硝酸、混酸或鉻酸與硫酸的混合物及氧化性鹽類、海水
能耐海水、各種氯化物和次氯酸鹽、氧化性酸(包括 發煙硝酸)、有機酸、鹼等的腐蝕,不耐較純的還原性酸(硫酸、鹽酸)的腐蝕,但如酸中含有氧化劑(如硝酸和含有Fe、Cu離子的介質)時則腐蝕大為降低。
具有優良的耐腐蝕性和玻璃很相似,除了氫氟酸、濃硫酸外,幾乎能耐一切化學介質(包括沸點的鹽酸、硝酸和175°C以下的硫酸)的腐蝕,在鹼中不耐腐蝕。

口徑及流量的選擇

公稱通徑 (mm) 可測量流量範圍( m3/h ) 有效測量流量範圍( m3/h ) 公稱通徑 (mm) 可測量流量範圍( m3/h ) 有效測量流量範圍( m3/h )
10 0.0142~3.3912 0.0848~2.826 300 12.717~3052 76.302~2543
15 0.0318~7.6302 0.1908~6.3585 350 17.31~4154 103.86~3461
20 0.0566~13.5648 0.3392~11.304 400 22.61~5425 135.65~4521
25 0.0883~21.195 0.5298~17.6625 450 28.62~6867 171.68~5722
32 0.1447~34.7258 0.8682~29.9382 500 35.33~8478 211.95~7065
40 0.2261~54.2592 1.3565~45.216 600 50.87~12208 305.2~10173
50 0.3533~84.78 2.1195~70.65 700 69.24~16616 415.4~13847
65 0.5970~143.28 3.5819~119.39 800 90.44~21703 542.6~18086
80 0.9044~217.03 5.4259~180.86 900 114.46~27468 686.7~22890
100 1.413 ~339.12 8.478~282.6 1000 141.3~33912 847.8~28260
125 2.2079~529.87 13.2468~441.56 1200 203.5~48833 1221~40694
150 3.1793~763 19.0755~635.85 1400 277~66467 1662~55389
200 5.652~1356 33.912~1130.4 1600 361.8~86814 2171~72345
250 8.8313~2119 52.9875~1766 1800 457.9~109874 2747~91562

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