工業(yè)控制中電磁流量計的選型及應用
引言
電磁流量計有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計不易應用的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。在電磁流量計選型、安裝和使用方面有一些技巧和注意事項，根據(jù)實際應用經(jīng)驗對這些問題進行分析和討論。
1. 電磁流量計的優(yōu)缺點
與其它流量計相比，電磁流量計具有下列優(yōu)點：
(1) 由于測量通道是一段光滑直管，不會發(fā)生阻塞，因此，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等。
(2) 不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好。
(3) 所測的體積流量受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響小。
(4) 流量測量范圍度大，量程比可高達L l000可選流量范圍寬，液體流速一般可在0.5--1 0m/s內(nèi)選定。有些型號儀表可在現(xiàn)場根據(jù)需要擴大和縮小流量測量范圍，而不必拆下儀表進行離線實流標定。
(5) 電磁流量計的口徑范圍比其他品種流量儀表寬，從幾毫米到3m;可測正反雙向流量；也可測脈動流量（只要脈動頻率低于激磁頻率很多）；儀表輸出本質(zhì)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，電磁流量計所需直管段較短。
但電磁流量計也存在以下缺點：
(1) 不能測量電導率很低的液體．如石油制品。
(2) 不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體。
(3) 由于襯里材料和電氣絕緣材料的限制，通用型電磁流量計不適用于較高溫度。
(4) 投資相對較高，特別是大口徑流量的測量。
2. 電磁流量計的選型
電磁流量計選型時應注意以下事項：
(1) 液體電導率應高于允許的下限。各制造廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品對電導率下限值有不同的數(shù)值，目前，一般電磁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(guī)定的范圍內(nèi)。一般電磁流量計所測流體平均流速應在1-10m/s范圍內(nèi)，部分廠家產(chǎn)品的流速范圍可在0.3-12m/s如西尼爾SINIER的電磁流量計。若被測液體流速太低，可以考慮加裝異徑管，使流速控制在規(guī)定范圍內(nèi)。為減小加裝異徑管造成壓力損失和影響流速分布，要求異徑管中心錐角不超過15。，而且越小越好。
(3) 電極形式的選擇。通常，不產(chǎn)生結(jié)晶、結(jié)疤、不沾污電極的流體介質(zhì)可選標準電極；對有污泥等沾污電極的應用場合，可選用具有手動機械清污附件的刮刀式電極或可更換式電極。
(4) 襯里和電極材料的選擇。根據(jù)液體的腐蝕性選用合適的襯里和電極材料。可查有關(guān)材料的防腐蝕手冊選定電極材料；耐混酸等成分復雜的介質(zhì)，應做掛片試驗。應根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性，磨損性及溫度來選擇電磁流量計的襯里材料。
(5) 滿足直管段的要求和接地要求。從電極軸線開始測量，一般入口直管段不小于5D(直徑)，出口直管段不小于3D。為使儀表可靠工作，提高測量精度，不受外界寄生電勢的干擾，電磁流量計的傳感器應良好地單獨接地。
(6) 機型的選擇。根據(jù)安裝、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或分體型電磁流量計。
(7) 儀表防護等級的選擇。按照國標GB420 8-8規(guī)定的應用環(huán)境，選用儀表外殼防護等級。例如，IP65為防噴水型，它允許水從任何方向?qū)x表噴水，儀表仍能正常工作；IP67為防浸水型，它允許儀表短時間內(nèi)全部浸入水中仍能正常工作。
(8) 儀表安裝位置的選擇。由于電磁流量計不能在不滿管或空管情況下工作，所以應保證測量管在所有時間內(nèi)必須*注滿介質(zhì)。
3. 電磁流量計的安裝
安裝時應注意以下事項：
(1) 液體應具有測量所需的電導率，并要求電導率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產(chǎn)生電導率不均勻的場所，例如其上游附近加入藥液，加液點設(shè)于傳感器下游；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) 液體應與地同電位。當工藝管道是塑料等絕緣材料時，輸送液體會產(chǎn)生摩擦靜電，造成液體與地間有電位差，為此需良好接地。
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有以下要求：
(1) 測量混合相流體時，應選擇不會引起相分離的場所安裝傳感器；測量雙組分液體時，傳感器應避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學反應物料時，傳感器應安裝在反應充分完成段的下游。
(2) 盡量避免測量管內(nèi)形成負壓。
(3) 安裝位置應選擇震動小的場所，特別是一體型儀表。
(4) 遠離大電機、大變壓器等，避免引入電磁干擾
(5) 選擇易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的位置。
(6) 盡可能遠離腐蝕性氣體。
(7) 環(huán)境溫度應在儀表允許范圍內(nèi)，一體型儀表受結(jié)構(gòu)影響，對安裝環(huán)境溫度的要求更高。
(8) 環(huán)境相對濕度應在儀表允許范圍內(nèi)。
(9) 犀可能避免受陽光直照，必要時加防護罩。
(10) 儀表防護等級應滿足應用要求。
3.1.2 直管段長度要求
根據(jù)儀表精度要求，電磁流量傳感器上游通常需有5 D的直管段，下游是3 D的直管段。
3.1.3 安裝位置和流動方向
傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。測量固、液兩相流體垂直安裝，自下而上流動?？煞乐顾桨惭b時襯里下半部局部磨損嚴重，低流速時固相沉淀等缺點。水平安裝時要使電極軸線平行于地平線，如果電極軸線垂直于地平線，則處于底部的電極易被沉積物覆蓋，頂部的電極易被液體中夾帶的氣泡覆蓋電極表面，造成輸出信號波動。圖1所示管系中，c、d為適宜位置；a、b、e為不宜位置，b處可能液體不充滿，a、e處易積聚氣體，且e處傳感器后管段短也有可能不充滿。對于固、液兩相流，c處亦是不適宜的位置。
3.1.4 旁路管安裝
在連續(xù)生產(chǎn)的工藝管道上，為了在不影響生產(chǎn)的情況下對儀表進行維修拆裝或內(nèi)部清洗，傳感器應盡可能采用與主工藝管道并聯(lián)安裝的方式（旁路管安裝），如圖2所示。正常生產(chǎn)時截止閥1關(guān)閉，截止閥2、3打開，流體就可流過流量計實現(xiàn)流量測量。當傳感器發(fā)生故障需拆下維修時，只要打開截止閥l，關(guān)閉截止閥2，3，就能實現(xiàn)在不影響生產(chǎn)的情況下對流量計進行拆除。當需要清洗流量計內(nèi)部時，只需打開截止閥1，關(guān)閉截止閥2、3，然后打開流量計兩端盲板即可清洗。
圖2旁路管安裝
但是對于管徑大于1. 5n韻管系因投資和空間位置限制，不易實現(xiàn)旁路管安裝。此時為了便于管系停止運行時維護人員進入管道檢測、清洗傳感器內(nèi)壁，需在流量計附近工藝管道上設(shè)置人孔。
3.1.5 負壓管系的安裝
氟塑料襯里傳感器須謹慎地應用于負壓管系。有可能出現(xiàn)負壓的正壓管系應防止產(chǎn)生負壓，例如液體溫度高于室溫的管系中，當管系停止運行關(guān)閉傳感器上下游截止閥后，由于流體冷卻收縮就會形成負壓，此時就應設(shè)置如圖3所示的負壓防止連接。
3.1.6 接地
傳感器必須單獨接地（接地電阻lOOΩ以下）。分離來自接地線混亂的干擾：超聲儀器接地、設(shè)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，不同接地點間存在電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。
2 .2 抗干擾措施
2.2.1 屏蔽
變頻器在運行時會產(chǎn)生高次諧波，造成電壓波形畸變，嚴重影響附近的儀電設(shè)備動作。屏蔽干擾源是抗干擾zui有效的方法：
(1) 在變頻器的進線側(cè)安裝進線電抗器及進線濾波器，抑制干擾信號對電源的干擾。
(2) 信號線全部采用屏蔽線，屏蔽層可靠接地，布線時盡量遠離變頻器的進、出線。
(3) 電機電纜也采用屏蔽電纜，屏蔽層可靠接地。原勻速段的電機控制采用交流接觸器控制，接觸器線圈斷、合瞬間產(chǎn)生電磁干擾。針對這種情況，將交流接觸器改換成無噪聲固態(tài)接觸器，其控制電源改用24直流穩(wěn)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(wǎng)的問題，將儀器電源和系統(tǒng)電源分開，采用圖7所示的解止
圖3負壓防止連接
型儀表原則上接地應在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護管道上，除了傳感器和接地環(huán)一起接地外，還要用較粗銅導線( 16IT11112)繞道傳感器，跨接到管道的2個連接法蘭上，使陰極保護電流與傳感器之間隔離。一些應用場合的雜散
電流過大，如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響電磁流量計正常測量時，可采取在流量傳感器與其連接的工藝管道之間進行電氣隔離的辦法。對有陰極保護的管道，如果陰極保護電流影響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
一體型電磁流量計不需要單獨安裝轉(zhuǎn)換器；分體式電磁流量計的轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室，安裝場所的選擇余地較大，轉(zhuǎn)換器安裝環(huán)境條件比一體式好。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電源凈化 轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受被測介質(zhì)電導率和信號電纜型號（即電纜的分布電容、導線截面和屏蔽層數(shù)等）的制約，需選用制造廠隨儀表所附（或規(guī)定型號）的信號電纜。一般儀表“使用說明書"對不同電導率液體提供允許的傳輸距離范圍。通常，單層屏蔽電纜的傳送距離為50 m
為避免引入干擾信號，信號電纜必須單獨穿在接地保護鋼管內(nèi)，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。
4. 結(jié)語
隨著企業(yè)全面走向市場，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理將進一步深化，流量計量越顯重要。電磁流量計作為工業(yè)流量測量儀表的一種，只有在正確選型、安裝和使用的前提下才能更好地發(fā)揮其作用，滿足企業(yè)計量的要求，實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的目的。
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