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电磁流量计的选型设计
点击次数:1468 更新时间:2014-04-07

    采用电磁流量计实施腐蚀与矿浆介质的检测zui为常见,电磁流量计是应用法拉第电磁感应定律的流量计,包括流量变送器和转换器两部分。由于变送器直接与被测介质接触且受工况条件的影响,因此流量计的选型设计主要是针对电磁流量传感器。转换器一胶只要报据测量或转换要求与之相配套或选用一体化电磁流量计即可。在传感器选型设计过程中,应重点从以下几方面考虑。
    (1)适用流体。被测介质必须是导电液体或均匀的液固两相流体,其电导率一般须大于5us/cm(这相当于软化水的电等率),且分布应大体上均匀。故它小宜用于石油及其制品、内酮、纯酒精等介质的测量。测量中,液体应充满传感器的测量管,当有混入物时,混入物的分布应大体均匀。
    (2)连续使用温度。它不是单指衬里材料的允许温度,而是指流过具有一定压力和化学性质的流体时,流量计所能承受的温度。该指标主要受衬里材料(常用聚四氟乙烯,-195~250摄氏度)、电气绝缘材料、线圈材料与结构等耐沁性能的限制一般为0-120℃。近期有些产品可连续工作在260℃。注意:较高温度时,不宜采用一体化结构,且应采取适当的冷却措施;若温度过低,尚需考虑防止结霜,否则易造成信号失真。
    (3)压力规格的选择。流量计常用压力规格有1.6MPa(口径小于φ50mm),1.0MPa(口径为φ80~900mm)和0.6MPa《口径在φ1000mm以上)三种。应注意的是.大多数衬里与测量管直接粘贴、涂覆.使变送器可工作在正压和负压状态。但某些国产传感器的衬里因工艺原因尚不能用于负压场合。对于高压流体测量,因管道壁厚的增加将使针壁中涡电流影响管内磁通量.而且压力的增加会使电极部分密封更加困难.故应事先向制造厂商提出。以便在结构上采取对策。有些产品zui高1k力可达4MPa。
    (4)口径与量程的选择。应根据传感器测量管内流体的流速范围确定一般为0.3~1Om/s,其侧zui上限由内衬的耐磨性、传感器结构尺寸及流体速度等因素决定,测量下限则决定于仪表的信嗓比.因为较强的静电感应、电磁感应和工倾于扰均影响下限的扩展。平常情况下,流速取1~4m/s为宜,常用流后能超过其刻度流量的50%。在量程确定的情况下,口径的选择通常与工艺管道内径相同,但还应结合不同测量对象、测量管内流速大小等来zui终决定。如对于含颗粒、磨损性大的流体。常用流速应不大于3m/s,但不能太低.以免信号太小或水平管道中形成旅权物沉积、流速分布不对称现象;对于易沉降、黏附、结垢的流体,常用流速不小于2m/s,测量纸浆时宜大于4m/s.以达到让流体清洗电极上附着物的目的。
    (5)内衬材料与结构的选择。衬里的主要作用是防止流量感应信号被金属测量管壁短路,它必须是电绝缘材料.同时由于直接接触被测介质.所以必须报据介质的物理、化学性质来综合考虑。目前常见的衬里材料是聚四氟乙烯系列高分子化合物(其PFA树脂是较好的材料)、耐酸橡胶、氯丁橡胶、耐酸搪瓷、聚氨酯橡胶和玻璃钢等。其中耐蚀性能优良、温度范围宽的是聚四氟乙.耐磨性较好的有聚氨酯橡胶、氯丁橡胶。近年来引进产品中还采用了比高分子材料更耐腐蚀、吸收分子粒子、透气性强的陶瓷类无机材料。如Al203陶瓷衬里,是当今的衬里材料。
    (6)电极材料及结钩的选择。电极是用非异磁材料制成,选型时主要根据介质的腐蚀性而定。由于流量信号与电极间的距离成正比,电极的腐蚀会影响测量度,故设计时应注意电极对应于介质的年腐蚀率应在0.1mm以下(查有关防腐蚀手册)。对混酸等成分复杂的强腐蚀性介质,为慎重起见应做挂片试验。目前对于一般流体.大多数采用耐酸(18CrNi9ri)和含钼不锈钢;而对于强腐蚀介质,则选用哈氏合金B.C及认材、铂铱合金或耐酸钢涂覆黄金等;必要时还可考虑选用日木横河等公司已产品化的“无电极式“电磁流级计。
    针对传感器口径、耐压要求和介质性质的不同,电极结构也可有不同选择:如适于中等口径和耐压的内插式,适于小口径与高耐压的外插式,测量黏附、结垢类介质的尖头式电极,磨损特别严取时用的倒锥形结构等。zui恶劣工况还叮考虑采用铂电极与金属陶瓷衬里整体烧结的结构。
    (7)励进方式。国外引进产品励进方式通常采用低预矩形波励磁(倾率为工领的1/2~1/32),有的也可由用户根据流体条件切换。如对浆状流,可选用二值激磁方式来减小零漂。若要进一步提高零位隐定性,消除流旦信号的零位嗓声。还可选用三值励进(采用工频1/8的频率,以正、零、负、零三位电流进行励磁)。对于冶金行业较常见的矿浆等液固两相流测量.
则应当注意市电干扰和零漂等问题;而要准确测量悬浊液如纸桨纤维液或减小浆液流量测量嗓声.则选用双频波测量方法(高频部分是75Hz的矩形波,外包络是1/8X50Hz的低频矩形波),典型产品有上海横河公司的ADMG型(适用口径为2.5~400mm ).可有效地解决励磁预率降低、零点趋定性提高后抗低频嗓声能力的降低这一对矛盾.使用户不需根据介质条件选择合适的励磁方式。
    (8)电极清洗问题。当被测液体附着和含有沉积物时.传感器电极表面将受到污染并积累沉积物而逐渐形成结晶体.零点会变动.流量测量值不往定.由于无法根据电极污染程度来判断其影响并校正流量值.为此应作以下考虑:除采用污染影响小的衬里、电极.选用各种方法和装置如直流电法(对带负电的沉积物)、机械清洗结构(刮刀式)、可更换的电极(大口径、可断续测量)、超声波清洗以及利用流体较高流速冲洗等。但流体自冲洗受传感器衬里及耐解性的约束,而超声波方式可能报坏绝缘膜。
    (9)接地环的选择。若连接流量计的管道是绝缘的如玻璃钢管.则要用接地环并单独、良好接地。使管内流体与大地电连通.具有零电位,否则流量计将无法正常工作;若被测介质是踌损性的如矿浆、水煤浆等.则应选用带劲接地环.以保护进出口端的衬里.延长仪表使用寿命。接地环的材质应根据介质的腐蚀性来确定,一般为含钼不锈钢;对强腐蚀性的液体.可参照所选电极材料或低一个级别来选定。
    (10)根据测量与安装条件确定传感器结构形式。与节流式等流量计一样.电磁流量计也有一定的直管段要求一般为前5D、后2D。在大口径流测量场合或难以确保必要的直管段长度时.按现有技术水平很难得出修正系数而获得准确读数.在AS标准中也只列出了90°弯管对均匀进场流童计的影响。为了减小流速分布的影响.此时可选用多电极结构(一般为两对电极).有实脸表明.在传感器上游侧2.8n处设狡闸阀时.输出所受影响较之单电极传感器可减小到1/3.
    在大口径流量测量精度要求不高时(如江河水或废水计量).可选用插入式电磁流量计。它具有拆装方便.即使有油污等吸附也叮不断流检修也不需要安装和维护旁通管和截止阀;其仪表价格基本上不受竹径大小的影响,一般仅为满管式电磁流量计的几分之一。
    (11)特殊流体的测量。对于某些特殊的测量如淤浆流体、低电导率流体((0.05us/cm)、附着性绝缘物质、强腐蚀性流体以及一些油水说合成乳化状的流体的测量,可考虑采用己实用化的无电极式电班流量计。这种流量计采取交流励进方式.在衬里外表面采用平面状信号电极,流体所产生的电动势由电容摘合方式检出.故本质上不存在电极的腐蚀、磨损与密封问妞。流量计的可靠性主要取决于衬里材料的性能.而且流体导电率不匀、电位变化所产生的噪声、速度剖面的影响等也有所减弱。不过.因电极与液体之间绝缘层的厚度应尽且小,所以设计时对衬里的叮靠性要求应更高。
    (12)转换器及功能选择。转换器应其备的葵本功能是故大电极信号电怅井变族成标准信兮箱出.且消除电极电压中的同相和直角相位嗓声.消除电睐电压及狱率变化的影响。一般的转换器只需很据流长传感器相应尼套即可.但如用户对转换器功能、灵活性要求较高的话.则叮选用内装徽处理机的转换器或附加选择件.可以实现或部分实现如下功能:励磁方式和倾率的选扦及其相应的信号处理.交直流两用电派.于式自校准,多种信号输出与各种报警、空管检测信号、电极信号输出,正、反向流zui自动切换与侧胜.多zui程白动切换与流量单位、量程设定脉冲定标、数宇显示与计数功能.自诊断功能如愉人信号异常、励磁或信呼线断路、短路等。
    (13)连接电缆及长度的确定。传感器与转换器间连接电缆(信号传送与励志电缆)较短为好。若受现场安装环境或位段限制,则需考虑zui大长度确定问题—通常信号电缆的zui大长度取决于被测介质的电导率和所用电缆信号而励磁电缆zui大长度仅取决于侧芯截面积.电缆可选用YZ中教橡套电绳.然后取信号与励磁电缆长度中较短长度来配置电缆即可。输出电流传送电缆长度取决于后续仪表输入电限与电缆总电限值。

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