電磁流量計有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易應用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。在電磁流量計選型、安裝和使用方面有一些技巧和注意事項,根據實際應用經驗對這些問題進行分析和討論。
1.電磁流量計的優缺點
與其它流量計相比,電磁流量計具有下列優點
(1)由于測量通道是一段光滑直管,不會發生阻塞,因此,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等。
(2)不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果
(3)所測的體積流量受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響小。
(4)流量測量范圍度大,量程比可高達1:100,可選流量范圍寬,液體流速一般可在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測量范圍,而不必拆下儀表進行離線實流標定。
(5)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。
(6)可應用于腐蝕性流體的測量。
(7)與其它流量計相比,電磁流量計所需直管段較但電磁流量計也存在以下缺點:
1)不能測量電導率很低的液體,如石油制品
2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體。
3)由于襯里材料和電氣絕緣材料的限制,通用型電磁流量計不適用于較高溫度
4)投資相對較高,特別是大口徑流量的測量。
2.電磁流量計的選型
電磁流量計選型時應注意以下事項
(1)液體電導率應高于允許的下限。各制造廠商生產的產品對電導率下限值有不同的數值,目前,一般電磁流量計不能測量電導率低于0.1uS/cm的液體流量。
(2)液體流速應在流量計規定的范圍內。一般電磁流量計所測流體平均流速應在1~10m/s范圍內,部分廠家產品的流速范圍可在0.3~12m/s(如IFM型電磁流量計)。若被測液體流速太低,可以考慮加裝異徑管,使流速控制在規定范圍內。為減小加裝異徑管造成壓力損失和影響流速分布要求異徑管中心錐角不超過15°,而且越小越好。
(3)電極形式的選擇。通常,不產生結晶、結疤、不沾污電極的流體介質可選標準電極;對有污泥等沾污電極的應用場合,可選用具有手動機械清污附件的刮刀式電極或可更換式電極。
(4)村里和電極材料的選擇,根據液體的腐蝕性選用合適的村里和電極材料。可查有關材料的防腐蝕手冊選定電極材料;對混酸等成分復雜的介質,應做掛片試驗。應根據被測介質的腐蝕性,磨損性及溫度來選擇電磁流量計的襯里材料。
(5)滿足直管段的要求和接地要求。從電極軸線開始測量,一般入口直管段不小于5D(直徑),出口直管段不小于2D。為使儀表可靠工作,提高測量精度,不受外界寄生電勢的干擾,電磁流量計的傳感器應良好地單獨接地,接地電阻小于10Q。若連接儀表的管道內涂有絕緣層或是非金屬管道,傳感器兩側應裝接地環。
(6)機型的選擇。根據安裝、使用和維護條件,選用檢測和變送部分組合在一起的一體型或分體型電磁流量計。
(7)儀表防護等級的選擇。按照國標GB4208-84和應用環境,選用儀表外殼防護等級。例如,IP65為防噴水型,它允許水龍頭從任何方向對儀表噴水,儀表仍能正常工作;IP67為防浸水型,它允許儀表短時間內全部浸人水中仍能正常工作。
(8)儀表安裝位置的選擇。由于電磁流量計不能在不滿管或空管情況下工作,所以應保證測量管在所有時間內必須完全注滿介質。
3.電磁流量計的安裝
安裝時應注意以下事項
(1)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的場所,例如其上游附近加入藥液,加液點zui好設于傳感器下游;液體有混合時,其分布應大體均勻。
(2)使用時傳感器測量管必須充滿液體(非滿管型例外)。
(3)液體應與地同電位。當工藝管道是塑料等絕緣材料時,輸送液體會產生摩擦靜電,造成液體與地間有電位差,為此需良好接地。
3.1流量傳感器的安裝
3.1.1安裝場所
(1)測量混合相流體時,應選擇不會引起相分離的場所安裝傳感器;測量雙組分液體時,傳感器應避免裝在混合尚未均勻的下游;測量化學反應物料時,傳感器應安裝在反應充分完成段的下游
(2)盡量避免測量管內形成負壓。
(3)安裝位置應選擇震動小的場所,特別是一體型儀表。
(4)遠離大電機、大變壓器等,避免引人電磁干擾
(5)選擇易于實現傳感器單獨接地的位置。
(6)盡可能遠離腐蝕性氣體。
(7)環境溫度應在儀表允許范圍內,一體型儀表受結枃影響,對安裝環境溫度的要求更高
(8)環境相對濕度應在儀表允許范圍內。
(9)盡可能避免受陽光直照,必要時加防護罩。
(10)儀表防護等級應滿足應用要求。
3.1.2直管段長度要求
根據儀表精度要求,電磁流量傳感器上游通常有5D長度的直管段,下游是2D長度的直管段。
3.1.3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。測量固、液兩相流體zui好垂直安裝,自下而上流動。可防止水平安裝時樹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,如果電極軸線垂直于地平線,則處于底部的電極易被沉積物覆蓋,頂部的電極易被液體中夾帶的氣泡覆蓋電極表面,造成輸出信號波動。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。對于固、液兩相流,c處亦是不適宜的位置。
3.1.4旁路管安裝
在連續生產的工藝管道上,為了在不影響生產的情況下對儀表進行維修拆裝或內部清洗,傳感器應盡可能采用與主工藝管道并聯安裝的方式(旁路管安裝),如圖2所示。正常生產時截止閥1關閉,截止閥2、3打開,流體就可流過流量計實現流量測量。當傳感器發生故障需拆下維修時,只要打開截止閥1,關閉截止閥2,就能實現在不影響生產的情況下對流量計進行拆除。當需要清洗流量計內部時,只需打開截止閥1,關閉截止閥2、3,然后打開流量計兩端盲板即可清洗。但是對于管徑大于1.5m的管系因投資和空間位置限制,不易實現旁路管安裝。此時為了便于管系停止運行時維護人員進入管道檢測、清洗傳感器內壁,需在流量計附近工藝管道上設置入孔。
3.1.5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。有可能出現負壓的正壓管系應防止產生負壓,例如液體溫度高于室溫的管系中,當管系停止運行關閉傳感器上下游截止閥后,由于流體冷卻收縮就會形成負壓,此時就應設置如圖3所示的負壓防止連接。
3.1.6接地
傳感器必須單獨接地(接地電阻100Ω以下)。分離型儀表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)繞過傳感器,跨接到管道的2個連接法蘭上,使陰極保護電流與傳感器之間隔離。一些應用場合的雜散電流過大,如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響電磁流量計正常測量時,可采取在流量傳感器與其連接的工藝管道之間進行電氣隔離的辦法。對有陰極保護的管道,如果陰極保護電流影響EMF測量時,也可以采取本方法。
3.2轉換器安裝和連接電纜
一體型電磁流量計不需要單獨安裝轉換器;分離型電磁流量計的轉換器安裝在傳感器附近或儀表室,安裝場所的選擇余地較大,轉換器安裝環境條件比傳感器好,其防護等級可降低,例如,可選IP65或IP64(防塵防戲級)。安裝場所的要求與3.1.1中(3)、(4)、(6)、(7)(8)、(9)各條相同。轉換器和傳感器間距離受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)的制約,需選用制造廠隨儀表所附(或規定型號)的信號電纜。一般儀表“使用說明書”對不同電導率液體提供允許的傳輸距離范圍。通常,單層屏蔽電纜的傳送距離為100m為避免引入千擾信號,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鋼管內。
4.結語
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,只有在正確選型、安裝和使用的前提下才能更好地發揮其作用,滿足企業精確計量的要求,實現降低生產成本、提高經濟效益的目的。
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