电磁流量计

概述电磁流量计是基于电磁感应定律而工作的流量测量仪表。它能测量具有一定电导率的液体或液、固混和物的体积流量，常用于检测酸、碱、盐、含固体颗粒液体的流量，电磁流量计通常由传感器、转换器和显示仪表组成。概述电磁流量变送器由传感器和转换器两部分组成，被测流体的流量经传感器变换成感应电势，然后再由转换器将感应电势转换成统一的直流标准信号作为输出，以便进行指示记录或与计算机配套使用。电磁流量计的准确度等级为1～2.5级。一、工作原理基于法拉第（Faraday英1791-1867）电磁感应定律。即当导电液体流过电磁流量计时，导体中会产生感应电动势，其感应电动势与导电液体流速、磁感应强度、导体宽度（流量计内经）成正比。（根据弗莱明（Fleming英1849-1945）的右手法则，电动势的方向与液体流动方向及磁场方向均成直角）该感应电动势由流量计管壁上的一对电极检测到，通过运算就可以得到流量。感应电动势方程为：EX=D*V*B(1)EX:感应电动势D:测量管内径V:流速B:磁感应强度励磁电流输入感应电动势输出电极磁场强度(B)E=B*V*D流体流速(V)配管直径(D)一工作原理•体积流量QV与流速V的关系为QV=SV=1/4πD2V(2)根据上述两式得出EX=4*B/πD*QV=K*QV式中K就是一个常数，这时感应电势则与体积流量具有线性关系。一工作原理测量流量时，流体流过垂直于流动方向的磁场，导电性流体的流动感应出一个与平均流速成正比的电势，其感应的电压信号通过电极检出，并通过电缆传送至转换器经过一系列数字处理后，将累计流量和瞬时流量显示在转换器上并远传至控制室DCS。二、结构电磁流量变送器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部分组成，它将流量的变化转换成感应电势的变化。转换器由电子元器件组成，它将微弱的感应电势放大，并转换成统一的标准信号输出，以便进行远传指示、记录、积算和调节。一体型:变送器和传感器组成一个机械单元分体型：变送器和传感器分开安装电极引出线励磁线圈引出线内衬耐压钢套励磁线圈防外磁干扰保护钢套电极7PTFE的衬里电极构造PTFE衬里电极ADMAG的衬里电极构造PFA衬里弹簧电极网板衬里及电极结构二结构衬里材料常用的有：氯丁橡胶、丁晴橡胶、聚氨酯橡胶、PTFE聚四氟乙烯、PFA特氟隆、F46等各种衬里的特点衬里材质测量流体实例特点备注PFA氢氟酸、盐酸、醋酸等强渗透性流体，易附着、易固化的流体，腐蚀性流体（电解液体、苛性钠、硫酸），其他的一般液体衬里的耐腐蚀性强，机械强度高，内部平滑，耐附着性强流体温度为-10～160℃时，需注意渗透各种衬里的特点衬里材质测量流体实例特点备注聚氨酯橡胶自来水、污水、工业用水、污泥、海水等耐磨损性强，适用于土砂混合的泥水流体，适用于弱酸、弱碱流体流体温度为0～40℃，不适用于有机溶剂的混合液体各种衬里的特点衬里材质测量流体实例特点备注陶瓷硬质泥浆、腐蚀性流体、附着性流体、高温流体、高压流体耐磨损性约为聚氨酯橡胶的10倍，高温高压下不变形，具有适用于耐泥浆躁声和渗透性流体的电极结构用于氢氰酸、磷酸、强碱时、需注意电极电极：316L、哈氏合金、钛、钽、铂-铱合金电极材质特点电极材质测量流体实例特点SUS316L自来水、污水不适用于海水，盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠哈式合金C醋酸、氢氧化钠不适用于盐酸、硫酸、硝酸等电极材质特点电极材质测量流体实例特点钽海水、醋酸、硫酸、硝酸、盐酸、氯化铜、醋酸铅、次氯酸适用于大部分药品钛海水、醋酸、氯化钠不适用于盐酸、硫酸、硝酸等电极材质特点电极材质测量流体实例特点铂-铱铂铝含陶合金（仅陶瓷衬里用海水、醋酸、氢氧化钠、硫酸、硝酸、次氯酸钠适用于大部分药品，不适用于王水、次氯酸、氯化铜、氰化盐碳化钨红泥泥浆、矿石泥浆、氧化铁泥浆、高浓度纸浆适用于磨耗性液体，尤其是泥浆流体，不适用于腐蚀性流体输出信号的确定1）电流输出4-20mAHART2）脉冲频率输出3）频率输出三、安装1、管路设计（1）位置流量计的安装位置应避免阳光直射，环境温度在-20～+70℃之间，防护等级为IP67（水下1米）IP68（水下5米）的仪表可以放置在水中，防护等级IP65的仪表不可以浸入水中。三、安装1、管路设计（2）避免磁场干扰电磁流量计不要安装在容易引起电磁干扰的电动机、变压器或其它动力电源附近。三、安装1、管路设计（3）直管段长度为确保流量计的测量精度，应保证传感器上游直管段长度至少为5倍管径（5D），传感器上游有截止阀情况直管段长度至少为15倍管径（15D），下游直管段长度至少为2倍管径三、安装1、管路设计（4）维修空间电磁流量计的安装应选择在满足必要的维修空间的地方。（5）采用截流阀和旁通阀采用截流阀和旁通阀以便维修和调零三、安装1、管路设计（6）流量计的支撑不要孤立的安装流量计在自由震动的管道上，应用一个安装底座来固定测量管。当流量计需在地下安装时，进、出两端管道均应设置支撑物，并在流量计上方安装金属保护板。三、安装2、安装要求（1）流向传感器壳体上的流向箭头为制造商规定的正流向。用户在安装仪表时，应使该流向箭头同现场工艺流向保持一致。三、安装2、安装要求2）安装方向可以水平、倾斜、垂直安装三、安装2、安装要求（3）液体应始终充满管道变送器应安装于管内任何时候均充满液体的地方，以免在管内无液体时出现指针不在零位的错觉。对于含有固体颗粒的液体或浆液建议垂直安装电磁流量计。流量由下而上，这是因为杂质容易在测量底部产生沉淀。三、安装2、安装要求（4）不能在泵的抽吸侧安装电磁流量计（5）对于长管线，一般在流量计的下游安装控制阀（6）开口排放的管道应将流量计安装在底段三、安装2、安装要求（7）对于管道落差超过5米的地方，应在流量计的下游安装空气阀（8）避免由附带气体引起的测量误差以及由真空引起的对衬里的破坏三、安装2、安装要求（9）管道中应无气泡管路设计应确保液体中不会分离出气体（流量计应安装在阀的上游，由于阀的作用，管道中的压力会降低，从而产生气泡。同时也应在低区段安装仪表，以减少流体中夹带气泡对测量的影响）三、安装2、安装要求（10）接地该流量计的信号较为微弱，一般为2.5～8mV，尤其是当流量很小时，只有几微伏，因而在使用时特别注意外来干扰对测量精度的影响。所以变送器的外壳、屏蔽线、测量导线、变送器两端的管道均需接至单设的接地点，以免因地电位不等而引入附加干扰。三、安装2、安装要求（11）变送器应安装于远离一切磁源的地方，不允许有振动。（12）使用电源时，变送器和二次表需使用同一相线，以免检测和反馈信号相位差120°，造成仪表无法正常工作。三、安装2、安装要求（13）不要把电磁流量计安装在液体电导率不均匀的地方在仪表上侧有化学物质注入容易导致液体电导率不均匀，从而对仪表流量指示产生严重干扰，在这种情况下推荐在仪表下游注入化学物质，如果必须在仪表上游注入化学物质，必须保证上游直管段最少有5倍管经，保证液体充分混合。四、电磁流量计特点优点：1、测量导管内无可动部件或凸出于管道内的部件，因而压力损失小、并可以测量含有颗粒、悬浮物等流体的流量，例如纸浆、矿浆和煤粉浆的流量，这是电磁流量计的突出特点。由于电磁流量计的衬里和电极是防腐的，可以用来测来测量腐蚀性介质的流量。四、电磁流量计特点优点：2、电磁流量计输出电流与流量间具有线性关系，并且不受液体的物理性质（温度、压力、黏度）的影响。特别是不受黏度的影响，这是一般流量计所达不到的。四、电磁流量计特点优点：3、只要符合电导范围,测量特性与流体的性质无关4、电磁流量计的测量范围宽,对于同一台电磁流量计可达100:1,精度高,可达±0.2%,重复型好优于±0.1%.口径可以从1mm做到2m以上四、电磁流量计特点优点：5、更换不同的内衬及电极材料可测强酸强碱6、电磁流量计反应迅速，可以测量脉动流量。缺点1.不能测不导电的液体，液气两相流，气体及绝缘类的油类。2.由于内衬材料及励磁线圈耐温的限制，一般只能测180℃以下的流体。3.受流体流速及流场分布的影响，要求流体流速对轴心均匀对称分布，所以要有前后直管段。一般只需前5D后2D即可五、日常维护1、变送器管内壁沉积垢层要定期清理，以防电极短路，甚至于无法测量流量。始终保持一次表的导管内绝缘衬里良好状态，以免酸碱盐等腐蚀，导致仪表无法检测。五、日常维护2、定期检查端盖、接线口的密封性，保证湿气和水不会进入仪表内3、零位标定注意：只有在零流量及流体完全充满测量管时，才能执行这一功能五、日常维护4、信号转换器壳体盖开启注意点和要求信号转换器壳体与上下盖均有严密配合的螺纹连接。信号转换器壳体盖开启注意点和要求1）凡开启和旋紧盖壳部分必须使用专用扳手(厂方作附件提供）2）壳体盖的螺纹决不能碰撞损坏,并任何时间均要保持有润滑黄油信号转换器壳体盖开启注意点和要求3）壳体盖螺纹上决不允许有污物积聚,保证旋入旋出壳体的顺利4）为达到规定的密封要求,壳体盖上垫圈损坏应当立即更换六、电磁流量计常见故障电磁流量计使用中的常见故障，有的是由于仪表本身元器件损坏引起的故障，有的是由于选用不当、安装不妥、环境条件、流体特性等因素造成的故障，如显示波动、精度下降甚至仪表损坏等。一般可以分为两种类型：安装调试时出现的故障（调试期故障）和正常运行时出现的故障（运行期故障）。六、电磁流量计常见故障1、调试期待故障一般出现在仪表安装调试阶段，一经排除，在以后相同条件下一般不会再出现。常见的调试期故障一般由安装不妥、环境干扰以及流体特性影响等原因引起调试期故障（1）安装方面通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的如将传感器安装在易积聚气体的管系最高点；或安装在自上而下的垂直管上，可能出现排空；或传感器后无背压，流体直接排入大气而形成测量管内非满管。调试期故障2）环境方面通常主要是管道杂散电流干扰，空间强电磁波干扰，大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护就可获得满意结果，但如遇到强大的杂散电流（如电解车间管道，有时在两电极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V），尚需采取另外措施和流量传感器与管道绝缘等。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护。调试期故障（3）流体方面被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极会使电极回路瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。调试期故障(3)低频方波励磁的电磁流量计测量固体含量过多浆液时，也将产生浆液噪声，使输出信号产生波动。测量混合介质时，如果在混合未均匀前就进入流量传感进行测量，也将使输出信号产生波动。电极材料与被测介质选配不当，也将由于化学作用或极化现象而影响正常测量。应根据仪表选用或有关手册正确选配电极材料。运行期故障2、运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障，常见的运行期故障一般由流量传感器内壁附着层、雷电打击以及环境条件变化等因素引起。运行期故障（1）传感器内壁附着层由于电磁流量计常用来测量脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层，则电极回路将出现断路，仪表不能正常工作；运行期故障若附着层电导率显著高于流体电导率，则电极回路将出现短路，仪表也不能正常工作。所以，应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。运行期故障（2）雷电打击雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线或励磁线圈或传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入，尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。运行期故障（3）环境条件变化在调试期间由于环境条件尚好（例如没有干扰源），流量计工作正常，此时往往容易疏忽安装条件（例如接地并不怎么良好）。在这种情况下，一旦环境条件变化，运行期间出现新的干扰源（如在流量计附近管道上进行电焊，附近安装上大型变压器等），就会干扰仪表的正常工作，流量计的输出信号就会出现波动。七、电磁流量计的通