電磁流量計的影響因素和選型安裝

時間：2012-07-27 16:45:57

關(guān)鍵字：電磁流量計選型電極電導(dǎo)率

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[導(dǎo)讀]電磁流量計(簡稱EMF)，2O世紀(jì)5O年代初EMF實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，近年來在世界范圍內(nèi)廣泛使用，電磁流量計作為工業(yè)流量測量儀表的一種，在其安裝與使用方面有一些技巧和注意事項，在這里淺要談?wù)勲姶帕髁坑嫷挠绊懸蛩?，安裝

電磁流量計(簡稱EMF)，2O世紀(jì)5O年代初EMF實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，近年來在世界范圍內(nèi)廣泛使用，電磁流量計作為工業(yè)流量測量儀表的一種，在其安裝與使用方面有一些技巧和注意事項，在這里淺要談?wù)勲姶帕髁坑嫷挠绊懸蛩?，安裝、使用及常見故障，希望對同行在安裝與使用方面有所幫助。

先了解其工作原理

電磁流量計一般由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成，測量管上下各裝有勵磁線圈，由轉(zhuǎn)換器提供勵磁電流，產(chǎn)生磁場充滿測量管道，一對或多對電極裝在測量管內(nèi)壁(與磁場方向垂直)與液體接觸來檢測并引出感應(yīng)電動勢，通過信號線送到轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號處理，它基于法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電液體在磁場中做切割磁力線運動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其感應(yīng)電勢E為：

E=KBV(&mdash;)D

式中： K-------儀表常數(shù)

B-------磁感應(yīng)強(qiáng)度

V(—)-------測量管道截面內(nèi)的平均流速

D-------測量管道截面的內(nèi)徑

測量流量時，導(dǎo)電性液體以速度V流過垂直于流動方向的磁場，導(dǎo)電性液體的流動在測量電極上感應(yīng)出一個與平均流速成正比的電壓，由此可以得出通過管道的體積流量為：

Q=0.785DE/KB

式中： Q--------體積流量

E--------感應(yīng)電勢

由此式可知，當(dāng)測量管結(jié)構(gòu)、磁場感應(yīng)強(qiáng)度一定時，體積流量與感應(yīng)電勢成正比。感應(yīng)電勢由電極檢出，送轉(zhuǎn)換器智能化處理，顯示或輸出。

1各種介質(zhì)對測量的影響

1.1流速分布的影響

由流體力學(xué)知道，液體在管道內(nèi)流動時，管道橫截面上各點的流速是不相等的，但不管是層流還是紊流，經(jīng)一定距離的直管段后，流速分速即可成為軸對稱分布，流速在管軸中心處為最大，在管壁處為零，其平均流速為V(&mdash;)，只要流速分布相對測量管中心軸為對稱的，則在電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小與各點的流速分布狀態(tài)無關(guān)，而只是與被測液體的平均流速成正比。因此，流速分布為軸對稱是均勻磁場型電磁流量計必須滿足的工作條件之一。

假如流速分布相對管中心軸為非對稱時，雖然總的流量相同，但在電極附近感應(yīng)電動勢大，所以測得的信號比實際流量值大;相反，在與電極成90°的地方感應(yīng)電動勢小所得的信號比實際流量值小，造成測量誤差。因此，為了使流速度分布軸對稱，流量計前加直管段是必要的。

1.2磁場邊緣效應(yīng)對測量的影響

若假定沿流體的流動方向上磁場始終是均勻的.實際上，這意味著沿管軸方向上的磁場為無限長，而實際流量計的磁場是有限長的，所以就必須考慮有限長磁場產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)對測量的影響。

假定管壁是絕緣的，電極附近磁場大致是均勻的，兩端則逐漸減弱，形成不均勻的邊緣，最后下降為零。這樣，使得液體內(nèi)部電場E也不均勻，將產(chǎn)生渦電流。由渦電流所產(chǎn)生的二次磁通反過來改變磁場邊緣部分的工作磁通，使磁場的均勻性進(jìn)一步遭到破壞。這時，在電極上測得的感應(yīng)電動勢與無限長磁場下的感應(yīng)電動勢大小不一樣，產(chǎn)生了誤差。假如管壁是導(dǎo)電的，由于導(dǎo)電管壁的短路作用，磁場邊緣效應(yīng)就會更加明顯，隨著管壁導(dǎo)電率和壁厚的變化，這種影響也將更見明顯，從而導(dǎo)致電極上感應(yīng)電動勢的損失增加，對電磁流量計來說，測量管壁絕緣是非常必要的，所以管壁通常要涂上絕緣層。若被測介質(zhì)中含有導(dǎo)磁性物質(zhì)，磁場邊緣效應(yīng)就更復(fù)雜。由于導(dǎo)磁物質(zhì)的存在，使磁場發(fā)生嚴(yán)重畸變，造成測量的非線性。所以對于所測液體中含有液態(tài)金屬的，一般采用直流勵磁以減少磁場邊緣效應(yīng)。

1.3被測介質(zhì)電導(dǎo)率的影響

目前，電磁流量計轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗已有所提高，測量導(dǎo)電性液體時，一般不會因介質(zhì)電導(dǎo)率稍有變化而引起誤差，但對于一定的轉(zhuǎn)換器輸入阻抗，被測介質(zhì)的電導(dǎo)率有一個下限值，不能低于該下限值。

被測介質(zhì)的電導(dǎo)率太大也是不允許的。例如當(dāng)電導(dǎo)率超過10-1(S/cm)左右時，就會降低流量信號，改變指示值，即指示流量值小于實際流量值。當(dāng)被測介質(zhì)的電導(dǎo)率很大時，外電路的電阻較小，這時不管轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗有多高，并聯(lián)的結(jié)果將取決于這部分液體外電路，從而減小變送器與轉(zhuǎn)換器之間的傳輸精度。

所以，對一個電磁流量計來說，測量不受介質(zhì)電導(dǎo)率影響是有一定范圍的，被測介質(zhì)電導(dǎo)率既不能太大，也不能太小。假如介質(zhì)的電導(dǎo)率極高，磁場邊緣區(qū)將產(chǎn)生很大的渦電流，引起二次磁通，使工作磁場邊緣區(qū)域兩側(cè)的磁場分別被削弱和增強(qiáng)。所以測電導(dǎo)率高的介質(zhì)不宜用交流勵磁，而應(yīng)用直流激磁。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)換器輸入阻抗的提高，必將可以降低被測介質(zhì)電導(dǎo)率的下限。

2電磁流量計使用中的常見故障

2.1安裝造成的故障

儀表安裝常見的故障通常由安裝不妥、環(huán)境干擾以及流體特性影響等原因引起。安裝方面，通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管路最高點;或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空;或傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內(nèi)非滿管。

2.2運行期故障

運行期故障是電磁流量計經(jīng)調(diào)試并正常運行一段時期后出現(xiàn)的故障，常見的運行期故障一般由流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電打擊以及環(huán)境條件變化等因素引起。

2.2.1運行環(huán)境方面

通常主要是管道雜散電流干擾，空間強(qiáng)電磁波干擾，大型電機(jī)磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護(hù)就可獲得滿意結(jié)果，但如遇到強(qiáng)大的雜散電流(如電解車間管道，有時在兩電極上感應(yīng)的交流電勢峰值Vpp可高達(dá)1V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等?？臻g電磁波干擾一般經(jīng)信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。

2.2.2傳感器內(nèi)壁附著層

由于電磁流量計常用來測量臟污流體，運行一段時間后，常會在傳感器內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作;若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率，則電極回路將出現(xiàn)短路，儀表也不能正常工作。所以，應(yīng)及時清除電磁流量計測量管內(nèi)的附著結(jié)垢層。

2.2.3雷電打擊

雷擊容易在儀表線路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。

2.2.4流體方面

液體含有均勻分布細(xì)小氣泡通常不影響正常測量，氣泡增大會使輸出信號波動，若氣泡大到流過電極遮蓋整個電極表面，使電極信號回路瞬時斷路，輸出信號將產(chǎn)生很大波動。低頻(50/16 Hz-50/6 Hz)矩形波激磁電磁流量計測量液體中含有固體超過一定含量時將產(chǎn)生漿液噪聲，輸出信號亦會有一定程度波動。兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時，若兩種液體電導(dǎo)率(或各自與電極間電位)有差異，在混合未均勻前即進(jìn)入流量傳感器進(jìn)行流量測量，輸出信號亦會產(chǎn)生波動。電極材質(zhì)與被測介質(zhì)選配不善，產(chǎn)生鈍化或氧化等化學(xué)作用，電極表面形成絕緣膜，以及電化學(xué)和極化現(xiàn)象等，均會妨礙正常測量。測量混合介質(zhì)時，如果在混合未均勻前就進(jìn)入流量傳感進(jìn)行測量，也將使輸出信號產(chǎn)生波動。

3流量傳感器的選用

電磁流量計電極材料的選用，電極材料與被測介質(zhì)選配不當(dāng)，將由于化學(xué)作用或極化現(xiàn)象而影響正常測量，應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性選擇電極材料。

根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性、磨損性和溫度選擇電磁流量計內(nèi)襯材料。

盡量選擇有防雷擊功能的電磁流量計。

4流量傳感器安裝

4.1對安裝場所的要求。

4.1.1測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所;測量雙組分液體時，避免裝在混合尚未均勻的下游;測量化學(xué)反應(yīng)管道時，要裝在反應(yīng)充分完成段。

4.1.2盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓。

4.1.3選擇震動小的場所，特別對一體型儀表。

4.1.4避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場干擾。

4.1.5易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所。

4.1.6盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體。