摘要:電磁流量計在工業生產中應用普遍,它的日常管理和維護工作成為從業人員的關注要點。從組成結構、工作原理和特點出發,介紹電磁流量計選型使用和維護方法,并對接地問題進行探討,以供同行參考。
0引言
電磁流量計是一種新型的流量測量儀表,它的出現得益于電子技術的發展,采用電磁感應原理,利用電動勢測量導電流體的流量甲。隨著我國工業的發展,電磁流量計的應用領域更加廣泛,常見于石油、化工、冶金、礦山、化工化纖、給排水等行業。掌握電磁流量計的使用方法,做好維護工作,能提高其使用性能、延長其使用壽命。
1電磁流量計的組成結構、工作原理和特點
1.1組成結構
一個典型的電磁流量計由以下幾部分組成。
(1)磁路系統,可產生均勻的交流磁場或直流磁場。
(2)測量導管,引導被測液體,使用不導磁、低導電率和導熱率、有一定機械強度的材料制成。
(3)電極,引出感應電勢信號,安裝時與管道垂直。
(4)外殼,為鐵磁材質,可對外部磁場進行隔離。
(5)襯里,與被測液體直接接觸,促使測量導管耐腐蝕,防止導管管壁短路。
(6)轉換器,對感應電勢信號進行放大,然后轉換成統一的標準信號,還能抑制干擾信號。
1.2工作原理
電磁流量計的工作原理是電磁感應定律,當液體流經磁場時,會感應出一個電勢,這個電勢和平均流速成正比。兩個電極檢出的感應電壓信號,通過電纜傳輸到轉換器上,經數字化處理,最終的流量數據呈現在顯示屏上。其中,電極檢出的感應電勢為:
E=kBVD(1)
式中,E為感應電勢,V;k為儀表的常數;B為磁感應強度,T;V為測量管截面內的液體平均流速,m/s;D為測量管的內徑,m。
1.3特點
在實際應用中,電磁流量計的特點包括以下幾點。
(1)不受液體的密度、溫度、壓力、電導率等參數的影響。
(2)測量管內液體流通順暢,無壓損,尤其適合測量漿液。
(3)耐腐蝕性和耐磨損性較好,零點穩定,測量精度高。
(4)使用高性能的微處理器,方便參數設定,編程簡單可靠。
(5)具有自我診斷、自我檢查功能,故障處理更簡單方便。
2電磁流量計的選型使用和維護方法
2.1選型
2.1.1精度等級
按照精度等級的不同,電磁流量計可分為三大類:第一類是低精度儀表,精度等級為1.5~2.5,最大允許誤差.為±1.5%~±2.5%;第二類是精度儀表,精度等級為0.2~0.3,最大允許誤差為±0.2%~±0.3%;第三類是中等精度儀表,精度等級為0.5~1.0,最大允許誤差為±0.5%~±1.0%,具體見表1。精度等級越高,儀表的價格越貴,因此需根據工程實際需求進行選擇
2.1.2量程和口徑
電磁流量計的量程較寬,量程比達到100:1,選擇量程時要滿足兩個條件:滿量程要高于液體的最大流量值;液體正常流量值高于滿量程的50%。在口徑選擇上,主要參考液體流速,通常在2~4m/s;若液體中含有固體顆粒,則流速應不大于3m/s;若液體粘附管壁,則流速應不大于2m/s。
2.1.3襯里材料.
選擇襯里材料時,綜合考慮液體的溫度,以及對材料的腐蝕性和磨損性,常用材料有天然橡膠、耐酸橡膠、氯丁橡膠、聚胺酯橡膠和聚四氟乙烯。其中,聚四氟乙烯可耐各種酸類和濃堿,耐磨性能良好,粘接性稍差,適用于溫度為一80~+180℃的液體。
2.1.4電極材料.
選擇電極材料時,要考慮耐腐蝕性,以及電極表面是否發生化學反應、極化現象等,常用材料有鈦、鉭、哈氏合金、含鉬耐酸鋼、鉑銥合金等。其中,鉭的耐腐蝕性優良,除了氫氟酸、濃硫酸和濃堿外,對其余化學介質的腐蝕均可耐受。
2.2安裝
2.2.1管道式儀表
管道式電磁流量計,安裝要點如下。
(1)在傳感器的殼體.上,標記的流向箭頭代表液體的正流向,是制造企業統一規定的,安裝時應該和現場液體的實際流向保持一-致,確保儀表正常使用。
(2)根據使用條件,傳感器可以垂直安裝,也可以水平安裝。
(3)安裝電磁流量計時,不能放在泵的抽吸側。
(4)流量計管道內,要一直有液體存在,不能空管。
(5)管道安裝時,如果落差超過5m,就應在下游設置控制閥[4]。
從管道設計角度看,為了保證電磁流量計正常運行,提出以下要求。
(1)選擇安裝位置時,要保證溫度平穩,不會出現大的溫差;避免陽光照射,周圍環境溫度最低-25℃、最高60℃;如果安裝位置有熱源,就應設置隔熱裝置或通風設備;不要設置在產生電磁干擾的設備(如變壓器、電機等)附近;監測大氣環境,不能有腐蝕性、爆炸性氣體。
(2)以傳感器為分界點,上游管道直管段的長度不小于5倍管徑,下游管道直管段的長度不小于2倍管徑,能保證測量精度。
(3)對存在振動的管道安裝電磁流量計后,還應該設置底座和支撐,必要時設置金屬保護板,保證儀表的穩定性。
(4)還要方便日常維修,為檢修作業提供一定空間。
2.2.2插入式儀表
插人式電磁流量計,安裝要點如下。
(1)傳感器的位置不限,在管道的任何位置均可安裝,但要求管道內時刻充滿液體。
(2)傳感器安裝時,根據實際情況可水平安裝、垂直安裝或傾斜安裝。其中,在水平管道上安裝時,安裝角度控制在-45~+45,此時電極時刻處于液體中,不會出現絕緣現象。
(3)如果液體容易產生沉淀,那么傳感器不能安裝在管道底部,防止沉淀物覆蓋電極,影響測量結果。
(4)安裝電磁流量計時,不能放在泵的抽吸側。
(5)管道安裝時,如果落差超過5m,就應在下游設置控制閥。
從管道設計角度看,為了保證電磁流量計正常運行,提出以下要求。
(1)檢查管道的封閉性,避免存在附帶氣體造成測量誤差。
(2)彎頭、閥門、三通接頭后方會產生旋流,該部位不宜安裝傳感器
(3)不能安裝在有振動的管道上。
(4)以傳感器為分界點,前方直管段的長度不小于10倍管徑,后方直管段的長度不小于5倍管徑,能保證測量精度。
2.3維護
對電磁流量計進行維護時,應該從各個組成結構出發。其中電極的維護要點如下。
(1)儀表使用前,使用標準pH值溶液進行標定,完成后使用蒸餾水清洗電極,再使用待測液清洗。
(2)長時間不使用儀表,要把電極取下來,其中的觸感器元件非常敏感,不能和硬物碰撞,否則就會影響電極的功能。
(3)儀表每次使用后,及時套上電極套,放人少量飽和溶液,促使電極的球泡處于濕潤狀態。
(4)電極時刻保持干凈,避免兩端出現短路問題,否則會降低測量精度,縮短電磁流量計的使用壽命。
3電磁流量計的接地問題
從電磁流量計的工作原理來看,傳感器接地點要和被測液體電氣連接,這是基本條件,否則電磁流量計無法正常運行。在轉換器內,要想形成對稱的輸人回路,要求輸人端中點和液體均處于零電位,并且兩者導通°。而在實際應用中,由于工況場合不同,要采用不同的接地方式。
3.1金屬管道
當電磁流量計安裝在金屬管道上時,如果金屬管道本身已經接地,管道、流量計的金屬墊片、螺栓等形成一個整體,此時電位為零,那么電磁流量計就不用再單獨接地。對于這種情況,注意事項有兩個。一是流量計本身的襯里,--般不采用不銹鋼+非金屬或碳鋼+非金屬材質,可避免導磁。二是襯里采用碳鋼+非金屬材質,如果沒有非金屬法蘭翻邊,有金屬墊片,就不需單獨接地;如果有非金屬法蘭翻邊,且連接螺栓的電阻值大于0.03Ω,那么應進行單獨接地。
3.2非金屬管道
電磁流量計安裝在非金屬管道上,例如塑料管道、有絕緣涂層或襯里的金屬管道,此時管道沒有和大地連通,就必須對流量計進行接地處理。具體操作時,傳感器兩端配置接地環,促使被測液體良好接地,此時電位為零,流量計才能正常工作。值得注意的是,使用接地環是首選方案,但不是唯一方案。如果接地環口徑大或材質特殊,由于價格高,可采用三電極的方式進行接地。
3.3帶陰極保護管道
金屬管線埋地敷設,而且較長,為避免造成化學腐蝕,應采取陰極保護措施。金屬管道實施陰極保護后,對地表現為負電位,此時管道上安裝電磁流量計,應把流量計作為一個獨立個體,然后進行接地處理。如果流量計和金屬管道連接,那么陰極保護電流直接經過儀表進人大地,陰極保護的作用就失去了。另外,設置導線跨接金屬管道法蘭,能保證陰極保護的整體性。值得注意的是,接地環、螺栓、墊片和陰極保護管道間均要采取絕緣措施。
4結語
綜上所述,電磁流量計在工業生產領域應用廣泛,是一種新型的流量測量儀表。本文從精度等級、量程和口徑、襯里材料、電極材料四方面介紹了流量計的選型;以管道式、插人式儀表為例指出安裝要求,并總結了電極維護方法。此外,針對不同類型的管道,采取合理的接地方式,才能確保電磁流量計正常運行,提高測量精度。
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