談電磁流量計的安裝與使用 | |
巨化工程有限公司儀表廠 董高峰 | |
. 引 言 電磁流量計（簡稱EMF）是利用法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。20世紀50年代初EMF實現了工業化應用，近年來在世界范圍內，EMF產量約占工業流量儀表總數的5%～6.5%，特別是2000年以來，這個數值有逐年上升的趨勢。電磁流量計作為工業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，在這里結合我一些切身經驗和大家討論，希望能對電磁流量計的正確安裝與使用作出貢獻。 2. 磁流量計的使用優點 電磁流量計的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易阻塞適用于測量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等； 它不產生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力，節能效果顯著，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合； 電磁流量計所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響； 與其他大部分流量儀表相比，它的前置直管段要求較低； 電磁流量計的測量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s內選定。有些型號儀表可在現場根據需要擴大和縮小流量（例如設有4位數電位器設定儀表常數）不必取下作離線實流標定； 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；儀表輸出本質上是線性的； 易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應用于腐蝕性流體。 當然，電磁流量計也有缺點。比如它不能測量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等；不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體；通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料的限制，不能用于測量較高溫度的液體。 3. 安裝與使用注意事項 3.1 使用時應注意的一般事項 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生電導率不均勻場所，例如其上游附近加入藥液，加液點最好設于傳感器下游。使用時傳感器測量管必須充滿液體（非滿管型例外）。液體有混合時，其分布應大體均勻。液體應與地同電位，必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時，輸送液體產生摩檫靜電等原因，造成液體與地間有電位差。 3.2 流量傳感器安裝 3.2.1 安裝場所 通常電磁流量傳感器外殼防護等極為IP65（GB 4208規定的防塵防噴水級），對安裝場所有以下要求： 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；測量化學反應管道時，要裝在反應充分完成段的下游； 2）盡可能避免測量管內變成負壓； 3）選擇震動小的場所，特別對一體型儀表； 4）避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場干擾； 5）易于實現傳感器單獨接地的場所； 6）盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體； 7）環境溫度在－25/－10～50/600℃范圍內，一體型結構溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些； 8）環境相對濕度在10%～90%范圍內； 9）盡可能避免受陽光直照； 10）避免雨水浸淋，不會被水浸沒。 如果防護等級是IP67（防塵防浸水級）或IP68 （防塵防潛水級），則無需上述8）、10）兩項要求。 3.2.2 直管段長度要求 為獲得正常測量精確度，電磁流量傳感器上游也要有一定長度直管段，但其長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。90o彎管、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線（不是傳感器進口端連接面）5倍直徑（5D）長度的直管段，不同開度的閥則需10D；下游直管段為（2～3）D或無要求；但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內。各標準或檢定規程所提出上下游直管段長度亦不一致，匯集如表1所示，要求比通常要求高，這是由于為保證達到當前0.5級精度儀表的要求。 如閥能開使用時，應按閥截流方向和電極軸成45o角度安裝，則附加誤差可大為減少。 3.2.3 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。但測量固、液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動。這樣能避免水平安裝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，不要處于垂直于地平線，因為處于底部的電極易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號波動。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，排放口最好如f形狀所示。對于固、液兩相流c處亦是不宜位置。 3.2.4 旁路管、便于清洗連接和預置入孔 為便于在工藝管道繼續流動和傳感器停止流動時檢查和調整零點，應裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制，往往不易辦到。根據電極污染程度來校正測量值，或確定一個不影響測量值的污染程度判斷基準是困難的。除前文所述，采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表，可解決一些問題外，有時還需要清除內壁附著物，則可按圖2所示，不卸下傳感器就地清除。 對于管徑大于1.5～1.6m的管系在EMF 附近管道上預置入孔，以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內壁。 3.2.5 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；正壓管系應防止產生負壓，例如液體溫度高于室溫的管系，關閉傳感器上下游截止閥停止運行后，流體冷卻收縮會形成負壓，應在傳感器附近裝負壓防止閥，如圖3所示。有制造廠規定PTFE 和PFA 塑料襯里應用于負壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時使用的絕對壓力必須分別大于27、40、50KPa。 3.2.6 接地 傳感器必須單獨接地（接地電阻100Ω以下）。分離型原則上接地應在傳感器一側，轉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一起接地外，還要用較粗銅導線（16mm2）饒過傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護電流于傳感器之間隔離。 有時候雜散電流過大，如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響 EMF 正常測量，則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法。同樣有陰極保護的管線上，陰極保護電流影響 EMF 測量時，也可以采取本方法。 3.3 轉換器安裝和連接電纜 一體型 EMF 無單獨安裝轉換器；分離型轉換器安裝在傳感器附近或儀表室，場所選擇余地較大，環境條件比傳感器好些，其防護等級是 IP65 或 IP64 （防塵防濺級）。安裝場所的要求與3.2.1中3）、4）、6）、8）、9）、10）各條相同，環境溫度受電子器件限制，使用溫度范圍比7）規定所列要窄些。 轉換器和傳感器間距離受制于被測介質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等。要用制造廠隨儀表所附（或規定型號）的信號電纜。電導率較低液體和傳輸距離較長時，也有規定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說明書”對不同電導率液體給出相應傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業用水或酸堿液通常可傳送距離100m。 為了避免干擾信號，信號電纜必須單獨穿在接地保護鋼管內，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內。 4． 結論 隨著企業全面走向市場，企業生產經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流量測量儀表的一種，要發揮其作用，在選用好的基礎上如何正確安裝與使用就成了一個關鍵的問題。因此，自動化儀表專業人員在具備一定的專業知識的前提下，有必要在其如何正確安裝與使用方面掌握一定的技巧和方法，唯有如此，才能滿足企業的要求，使流量計量發揮重要作用。 參考文獻 [1] 梁國偉，蔡武昌主編《流量測量技術及儀表》北京：機械工業出版社，2002.06 [2] 吳永生，方可人主編《熱工測量及儀表》 北京：水利電力出版社，1995 [3] 王紹純主編《自動檢測技術》（第二版）[M] 北京：冶金工業出版社，1995 作者簡介：董高峰 男，生于1976年，助理工程師，2001年畢業于寶雞文理學院，工學學士，現從事儀器儀表開發。 工作單位：浙江省衢州市巨化集團工程有限公司儀表廠郵編：324004 聯系電話：13676610953 或 0570-3617760 電子郵件: ddggff1108@163.com |
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