摘要:电磁流量计在工业生产中应用普遍,它的日常管理和维护工作成为从业人员的关注要点。从组成结构、工作原理和特点出发,介绍电磁流量计选型使用和维护方法,并对接地问题进行探讨,以供同行参考。
0引言
电磁流量计是一种新型的流量测量仪表,它的出现得益于电子技术的发展,采用电磁感应原理,利用电动势测量导电流体的流量甲。随着我国工业的发展,电磁流量计的应用领域更加广泛,常见于石油、化工、冶金、矿山、化工化纤、给排水等行业。掌握电磁流量计的使用方法,做好维护工作,能提高其使用性能、延长其使用寿命。
1电磁流量计的组成结构、工作原理和特点
1.1组成结构
一个典型的电磁流量计由以下几部分组成。
(1)磁路系统,可产生均匀的交流磁场或直流磁场。
(2)测量导管,引导被测液体,使用不导磁、低导电率和导热率、有一定机械强度的材料制成。
(3)电极,引出感应电势信号,安装时与管道垂直。
(4)外壳,为铁磁材质,可对外部磁场进行隔离。
(5)衬里,与被测液体直接接触,促使测量导管耐腐蚀,防止导管管壁短路。
(6)转换器,对感应电势信号进行放大,然后转换成统一的标准信号,还能抑制干扰信号。
1.2工作原理
电磁流量计的工作原理是电磁感应定律,当液体流经磁场时,会感应出一个电势,这个电势和平均流速成正比。两个电极检出的感应电压信号,通过电缆传输到转换器上,经数字化处理,最终的流量数据呈现在显示屏上。其中,电极检出的感应电势为:
E=kBVD(1)
式中,E为感应电势,V;k为仪表的常数;B为磁感应强度,T;V为测量管截面内的液体平均流速,m/s;D为测量管的内径,m。
1.3特点
在实际应用中,电磁流量计的特点包括以下几点。
(1)不受液体的密度、温度、压力、电导率等参数的影响。
(2)测量管内液体流通顺畅,无压损,尤其适合测量浆液。
(3)耐腐蚀性和耐磨损性较好,零点稳定,测量精度高。
(4)使用高性能的微处理器,方便参数设定,编程简单可靠。
(5)具有自我诊断、自我检查功能,故障处理更简单方便。
2电磁流量计的选型使用和维护方法
2.1选型
2.1.1精度等级
按照精度等级的不同,电磁流量计可分为三大类:第一类是低精度仪表,精度等级为1.5~2.5,最大允许误差.为±1.5%~±2.5%;第二类是精度仪表,精度等级为0.2~0.3,最大允许误差为±0.2%~±0.3%;第三类是中等精度仪表,精度等级为0.5~1.0,最大允许误差为±0.5%~±1.0%,具体见表1。精度等级越高,仪表的价格越贵,因此需根据工程实际需求进行选择
2.1.2量程和口径
电磁流量计的量程较宽,量程比达到100:1,选择量程时要满足两个条件:满量程要高于液体的最大流量值;液体正常流量值高于满量程的50%。在口径选择上,主要参考液体流速,通常在2~4m/s;若液体中含有固体颗粒,则流速应不大于3m/s;若液体粘附管壁,则流速应不大于2m/s。
2.1.3衬里材料.
选择衬里材料时,综合考虑液体的温度,以及对材料的腐蚀性和磨损性,常用材料有天然橡胶、耐酸橡胶、氯丁橡胶、聚胺酯橡胶和聚四氟乙烯。其中,聚四氟乙烯可耐各种酸类和浓碱,耐磨性能良好,粘接性稍差,适用于温度为一80~+180℃的液体。
2.1.4电极材料.
选择电极材料时,要考虑耐腐蚀性,以及电极表面是否发生化学反应、极化现象等,常用材料有钛、钽、哈氏合金、含钼耐酸钢、铂铱合金等。其中,钽的耐腐蚀性优良,除了氢氟酸、浓硫酸和浓碱外,对其余化学介质的腐蚀均可耐受。
2.2安装
2.2.1管道式仪表
管道式电磁流量计,安装要点如下。
(1)在传感器的壳体.上,标记的流向箭头代表液体的正流向,是制造企业统一规定的,安装时应该和现场液体的实际流向保持一-致,确保仪表正常使用。
(2)根据使用条件,传感器可以垂直安装,也可以水平安装。
(3)安装电磁流量计时,不能放在泵的抽吸侧。
(4)流量计管道内,要一直有液体存在,不能空管。
(5)管道安装时,如果落差超过5m,就应在下游设置控制阀[4]。
从管道设计角度看,为了保证电磁流量计正常运行,提出以下要求。
(1)选择安装位置时,要保证温度平稳,不会出现大的温差;避免阳光照射,周围环境温度最低-25℃、最高60℃;如果安装位置有热源,就应设置隔热装置或通风设备;不要设置在产生电磁干扰的设备(如变压器、电机等)附近;监测大气环境,不能有腐蚀性、爆炸性气体。
(2)以传感器为分界点,上游管道直管段的长度不小于5倍管径,下游管道直管段的长度不小于2倍管径,能保证测量精度。
(3)对存在振动的管道安装电磁流量计后,还应该设置底座和支撑,必要时设置金属保护板,保证仪表的稳定性。
(4)还要方便日常维修,为检修作业提供一定空间。
2.2.2插入式仪表
插人式电磁流量计,安装要点如下。
(1)传感器的位置不限,在管道的任何位置均可安装,但要求管道内时刻充满液体。
(2)传感器安装时,根据实际情况可水平安装、垂直安装或倾斜安装。其中,在水平管道上安装时,安装角度控制在-45~+45,此时电极时刻处于液体中,不会出现绝缘现象。
(3)如果液体容易产生沉淀,那么传感器不能安装在管道底部,防止沉淀物覆盖电极,影响测量结果。
(4)安装电磁流量计时,不能放在泵的抽吸侧。
(5)管道安装时,如果落差超过5m,就应在下游设置控制阀。
从管道设计角度看,为了保证电磁流量计正常运行,提出以下要求。
(1)检查管道的封闭性,避免存在附带气体造成测量误差。
(2)弯头、阀门、三通接头后方会产生旋流,该部位不宜安装传感器
(3)不能安装在有振动的管道上。
(4)以传感器为分界点,前方直管段的长度不小于10倍管径,后方直管段的长度不小于5倍管径,能保证测量精度。
2.3维护
对电磁流量计进行维护时,应该从各个组成结构出发。其中电极的维护要点如下。
(1)仪表使用前,使用标准pH值溶液进行标定,完成后使用蒸馏水清洗电极,再使用待测液清洗。
(2)长时间不使用仪表,要把电极取下来,其中的触感器元件非常敏感,不能和硬物碰撞,否则就会影响电极的功能。
(3)仪表每次使用后,及时套上电极套,放人少量饱和溶液,促使电极的球泡处于湿润状态。
(4)电极时刻保持干净,避免两端出现短路问题,否则会降低测量精度,缩短电磁流量计的使用寿命。
3电磁流量计的接地问题
从电磁流量计的工作原理来看,传感器接地点要和被测液体电气连接,这是基本条件,否则电磁流量计无法正常运行。在转换器内,要想形成对称的输人回路,要求输人端中点和液体均处于零电位,并且两者导通°。而在实际应用中,由于工况场合不同,要采用不同的接地方式。
3.1金属管道
当电磁流量计安装在金属管道上时,如果金属管道本身已经接地,管道、流量计的金属垫片、螺栓等形成一个整体,此时电位为零,那么电磁流量计就不用再单独接地。对于这种情况,注意事项有两个。一是流量计本身的衬里,--般不采用不锈钢+非金属或碳钢+非金属材质,可避免导磁。二是衬里采用碳钢+非金属材质,如果没有非金属法兰翻边,有金属垫片,就不需单独接地;如果有非金属法兰翻边,且连接螺栓的电阻值大于0.03Ω,那么应进行单独接地。
3.2非金属管道
电磁流量计安装在非金属管道上,例如塑料管道、有绝缘涂层或衬里的金属管道,此时管道没有和大地连通,就必须对流量计进行接地处理。具体操作时,传感器两端配置接地环,促使被测液体良好接地,此时电位为零,流量计才能正常工作。值得注意的是,使用接地环是首选方案,但不是唯一方案。如果接地环口径大或材质特殊,由于价格高,可采用三电极的方式进行接地。
3.3带阴极保护管道
金属管线埋地敷设,而且较长,为避免造成化学腐蚀,应采取阴极保护措施。金属管道实施阴极保护后,对地表现为负电位,此时管道上安装电磁流量计,应把流量计作为一个独立个体,然后进行接地处理。如果流量计和金属管道连接,那么阴极保护电流直接经过仪表进人大地,阴极保护的作用就失去了。另外,设置导线跨接金属管道法兰,能保证阴极保护的整体性。值得注意的是,接地环、螺栓、垫片和阴极保护管道间均要采取绝缘措施。
4结语
综上所述,电磁流量计在工业生产领域应用广泛,是一种新型的流量测量仪表。本文从精度等级、量程和口径、衬里材料、电极材料四方面介绍了流量计的选型;以管道式、插人式仪表为例指出安装要求,并总结了电极维护方法。此外,针对不同类型的管道,采取合理的接地方式,才能确保电磁流量计正常运行,提高测量精度。
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