电磁流量计变送器是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。由于其具有压损极低,对介质的物理特性,如密度、粘度、温度、压力等参数没有要求,对直管段的要求也很低等优点,目前,在给排水、造纸、医药食品工业、生物工程等行业
应用非常广泛。
由于其性能不断完善,功能也逐步强大,对于仪表的选型和现场的安装也有一定的要求;如果不按要求选型和安装,将会在使用中出现故障。下面就菲格瑞思电磁流量计变送器从其原理、选型和安装方面的注意事项做一下总结,望能为广大使用者带来裨益。
1、工作原理
目前,电磁流量计变送器已发展成多种类型,分类方法也有很多种,如按励磁方式分类有直流励磁型、交流工频励磁型、双频励磁型和低频矩形波励磁型。但其基本工作原理就是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。
电势由下式给出:
式中:E为感应电压;K为仪表常数;B为磁感应强度;υ为平均流速;D为测量管内直径。
导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,在与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势,其感应电势的大小与磁感应强度、流体做切割磁力线速度等因素成正比。
2、选型和安装中常见问题及处理
2.1选型有关问题
(1)液体电导率
使用电磁流量计变送器的前提是被测液体电导率不能低于规定的下限值,低于下限值会产生测量误差直至不能使用,超过上限值即使变化也可以测量,示值误差变化不大,通用型EMF的阈值在5′10-6~10-4S/cm之间,视型号而异。
工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm 之间,使用不存在问题,低度蒸馏水为10-5S/cm,也不存在问题;石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。表1列出若干液体在20°C时的电导率。对于水溶液,资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的,实际使用的水溶液可能用工业用水配比,电导率将略高,也有利于流量测量。
(2)电极材料的选择
在选型过程中,要想达到良好的测量效果,应根据被测流体的腐蚀性来选择电极的材料,具体请查有关腐蚀手册。表2为常见的电极材料及对应耐腐蚀性能,对于特殊流体应作试验验证。
(3)流速、满度流量、量程比和口径的选择
选定仪表口径不一定与管径相同,应视流量而定,根据计算公式或者经验可以首先确定选定的流量计的口径。如果过程是工业输送水等液体,管道流速是经济流速1.5~3m/s,一般电磁流量计用在这样的管道上,传感器口径与管径相同即可。
电磁流量计满度流量时液体流速可在1~10m/s范围内选用。上限流速在原理上是不受限制的,通常建议不超过5m/s,除非衬里材料能承受液流冲刷。满度流量的流速下限一般为1m/s,有些型号仪表则为0.5m/s。对于新建工程,运行初期流量可能偏低,仪表口径小于管径,则应以异径管连接。
用于有易黏附、沉积、结垢等物质的流体,选用流速不低于2m/s,最好提高到3~4m/s 或以上,起到自清扫、防止黏附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体,常用流速应低于2~3m/s,以降低对衬里和电极的磨损。在测量接近阈值的低电导液体时,尽可能选定较低流
速(小于0.5~1m/s),因流速提高流动噪声会增加,而出现输出晃动现象。
电磁流量计变送器的量程比通常不低于20,带有量程自动切换功能的仪表,可超过50~100。
目前国内外可提供的定型产品的口径从6mm到3000mm,虽然实际应用还是以中小口径居多,但与大部分其他原理流量仪表(如容积式、涡轮式、涡街式或科里奥利质量式等)相比,大口径仪表还是占有较大比重。
(4)液体中含有混入物
混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作,但测得的是含气泡体积的混合体积流量;如气体含量增加到形成弹(块)状流,因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开,出现输出晃动甚至不能正常工作。
含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体同样可测得二相的体积流量。虽然还未见到其应用于固液双相流体中固形物影响的系统实验报告,但国外有报告称固形物含量有14%时,误差在3%范围以内;我国黄河水利委员会水利科学研究所的实验报告称,测量高沙含量水的流量,含沙量体积比17%~40%(沙中值粒径0.35mm),仪表测量误差小于3%。
(5)附着和沉淀
测量易在管壁附着和沉淀物质的流体时,若附着的是比液体电导率高的导电物质,信号电势将被短路而不能工作,若是非导电层则首先应注意电极的污染,譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。刮刀式电
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