摘要:電磁流量計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用普遍,它的日常管理和維護(hù)工作成為從業(yè)人員的關(guān)注要點(diǎn)。從組成結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)出發(fā),介紹電磁流量計(jì)選型使用和維護(hù)方法,并對(duì)接地問題進(jìn)行探討,以供同行參考。
0引言
電磁流量計(jì)是一種新型的流量測(cè)量儀表,它的出現(xiàn)得益于電子技術(shù)的發(fā)展,采用電磁感應(yīng)原理,利用電動(dòng)勢(shì)測(cè)量導(dǎo)電流體的流量甲。隨著我國工業(yè)的發(fā)展,電磁流量計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)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(yè)。掌握電磁流量計(jì)的使用方法,做好維護(hù)工作,能提高其使用性能、延長其使用壽命。
1電磁流量計(jì)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)
1.1組成結(jié)構(gòu)
一個(gè)典型的電磁流量計(jì)由以下幾部分組成。
(1)磁路系統(tǒng),可產(chǎn)生均勻的交流磁場(chǎng)或直流磁場(chǎng)。
(2)測(cè)量導(dǎo)管,引導(dǎo)被測(cè)液體,使用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率、有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成。
(3)電極,引出感應(yīng)電勢(shì)信號(hào),安裝時(shí)與管道垂直。
(4)外殼,為鐵磁材質(zhì),可對(duì)外部磁場(chǎng)進(jìn)行隔離。
(5)襯里,與被測(cè)液體直接接觸,促使測(cè)量導(dǎo)管耐腐蝕,防止導(dǎo)管管壁短路。
(6)轉(zhuǎn)換器,對(duì)感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)進(jìn)行放大,然后轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),還能抑制干擾信號(hào)。
1.2工作原理
電磁流量計(jì)的工作原理是電磁感應(yīng)定律,當(dāng)液體流經(jīng)磁場(chǎng)時(shí),會(huì)感應(yīng)出一個(gè)電勢(shì),這個(gè)電勢(shì)和平均流速成正比。兩個(gè)電極檢出的感應(yīng)電壓信號(hào),通過電纜傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器上,經(jīng)數(shù)字化處理,最終的流量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在顯示屏上。其中,電極檢出的感應(yīng)電勢(shì)為:
E=kBVD(1)
式中,E為感應(yīng)電勢(shì),V;k為儀表的常數(shù);B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,T;V為測(cè)量管截面內(nèi)的液體平均流速,m/s;D為測(cè)量管的內(nèi)徑,m。
1.3特點(diǎn)
在實(shí)際應(yīng)用中,電磁流量計(jì)的特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。
(1)不受液體的密度、溫度、壓力、電導(dǎo)率等參數(shù)的影響。
(2)測(cè)量管內(nèi)液體流通順暢,無壓損,尤其適合測(cè)量漿液。
(3)耐腐蝕性和耐磨損性較好,零點(diǎn)穩(wěn)定,測(cè)量精度高。
(4)使用高性能的微處理器,方便參數(shù)設(shè)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(jì)的選型使用和維護(hù)方法
2.1選型
2.1.1精度等級(jí)
按照精度等級(jí)的不同,電磁流量計(jì)可分為三大類:第一類是低精度儀表,精度等級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)越高,儀表的價(jià)格越貴,因此需根據(jù)工程實(shí)際需求進(jìn)行選擇
2.1.2量程和口徑
電磁流量計(jì)的量程較寬,量程比達(dá)到100:1,選擇量程時(shí)要滿足兩個(gè)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(yīng)不大于3m/s;若液體粘附管壁,則流速應(yīng)不大于2m/s。
2.1.3襯里材料.
選擇襯里材料時(shí),綜合考慮液體的溫度,以及對(duì)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(shí),要考慮耐腐蝕性,以及電極表面是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、極化現(xiàn)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(yōu)良,除了氫氟酸、濃硫酸和濃堿外,對(duì)其余化學(xué)介質(zhì)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(jì),安裝要點(diǎn)如下。
(1)在傳感器的殼體.上,標(biāo)記的流向箭頭代表液體的正流向,是制造企業(yè)統(tǒng)一規(guī)定的,安裝時(shí)應(yīng)該和現(xiàn)場(chǎng)液體的實(shí)際流向保持一-致,確保儀表正常使用。
(2)根據(jù)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(jì)時(shí),不能放在泵的抽吸側(cè)。
(4)流量計(jì)管道內(nèi),要一直有液體存在,不能空管。
(5)管道安裝時(shí),如果落差超過5m,就應(yīng)在下游設(shè)置控制閥[4]。
從管道設(shè)計(jì)角度看,為了保證電磁流量計(jì)正常運(yùn)行,提出以下要求。
(1)選擇安裝位置時(shí),要保證溫度平穩(wěn),不會(huì)出現(xiàn)大的溫差;避免陽光照射,周圍環(huán)境溫度最低-25℃、最高60℃;如果安裝位置有熱源,就應(yīng)設(shè)置隔熱裝置或通風(fēng)設(shè)備;不要設(shè)置在產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備(如變壓器、電機(jī)等)附近;監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境,不能有腐蝕性、爆炸性氣體。
(2)以傳感器為分界點(diǎn),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(cè)量精度。
(3)對(duì)存在振動(dòng)的管道安裝電磁流量計(jì)后,還應(yīng)該設(shè)置底座和支撐,必要時(shí)設(shè)置金屬保護(hù)板,保證儀表的穩(wěn)定性。
(4)還要方便日常維修,為檢修作業(yè)提供一定空間。
2.2.2插入式儀表
插人式電磁流量計(jì),安裝要點(diǎn)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(nèi)時(shí)刻充滿液體。
(2)傳感器安裝時(shí),根據(jù)實(shí)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(shí),安裝角度控制在-45~+45,此時(shí)電極時(shí)刻處于液體中,不會(huì)出現(xiàn)絕緣現(xiàn)象。
(3)如果液體容易產(chǎn)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(cè)量結(jié)果。
(4)安裝電磁流量計(jì)時(shí),不能放在泵的抽吸側(cè)。
(5)管道安裝時(shí),如果落差超過5m,就應(yīng)在下游設(shè)置控制閥。
從管道設(shè)計(jì)角度看,為了保證電磁流量計(jì)正常運(yùn)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(cè)量誤差。
(2)彎頭、閥門、三通接頭后方會(huì)產(chǎn)生旋流,該部位不宜安裝傳感器
(3)不能安裝在有振動(dòng)的管道上。
(4)以傳感器為分界點(diǎn),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(cè)量精度。
2.3維護(hù)
對(duì)電磁流量計(jì)進(jìn)行維護(hù)時(shí),應(yīng)該從各個(gè)組成結(jié)構(gòu)出發(fā)。其中電極的維護(hù)要點(diǎn)如下。
(1)儀表使用前,使用標(biāo)準(zhǔn)pH值溶液進(jìn)行標(biāo)定,完成后使用蒸餾水清洗電極,再使用待測(cè)液清洗。
(2)長時(shí)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(huì)影響電極的功能。
(3)儀表每次使用后,及時(shí)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(tài)。
(4)電極時(shí)刻保持干凈,避免兩端出現(xiàn)短路問題,否則會(huì)降低測(cè)量精度,縮短電磁流量計(jì)的使用壽命。
3電磁流量計(jì)的接地問題
從電磁流量計(jì)的工作原理來看,傳感器接地點(diǎn)要和被測(cè)液體電氣連接,這是基本條件,否則電磁流量計(jì)無法正常運(yùn)行。在轉(zhuǎn)換器內(nèi),要想形成對(duì)稱的輸人回路,要求輸人端中點(diǎn)和液體均處于零電位,并且兩者導(dǎo)通°。而在實(shí)際應(yīng)用中,由于工況場(chǎng)合不同,要采用不同的接地方式。
3.1金屬管道
當(dāng)電磁流量計(jì)安裝在金屬管道上時(shí),如果金屬管道本身已經(jīng)接地,管道、流量計(jì)的金屬墊片、螺栓等形成一個(gè)整體,此時(shí)電位為零,那么電磁流量計(jì)就不用再單獨(dú)接地。對(duì)于這種情況,注意事項(xiàng)有兩個(gè)。一是流量計(jì)本身的襯里,--般不采用不銹鋼+非金屬或碳鋼+非金屬材質(zhì),可避免導(dǎo)磁。二是襯里采用碳鋼+非金屬材質(zhì),如果沒有非金屬法蘭翻邊,有金屬墊片,就不需單獨(dú)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(yīng)進(jìn)行單獨(dú)接地。
3.2非金屬管道
電磁流量計(jì)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(shí)管道沒有和大地連通,就必須對(duì)流量計(jì)進(jìn)行接地處理。具體操作時(shí),傳感器兩端配置接地環(huán),促使被測(cè)液體良好接地,此時(shí)電位為零,流量計(jì)才能正常工作。值得注意的是,使用接地環(huán)是首選方案,但不是唯一方案。如果接地環(huán)口徑大或材質(zhì)特殊,由于價(jià)格高,可采用三電極的方式進(jìn)行接地。
3.3帶陰極保護(hù)管道
金屬管線埋地敷設(shè),而且較長,為避免造成化學(xué)腐蝕,應(yīng)采取陰極保護(hù)措施。金屬管道實(shí)施陰極保護(hù)后,對(duì)地表現(xiàn)為負(fù)電位,此時(shí)管道上安裝電磁流量計(jì),應(yīng)把流量計(jì)作為一個(gè)獨(dú)立個(gè)體,然后進(jìn)行接地處理。如果流量計(jì)和金屬管道連接,那么陰極保護(hù)電流直接經(jīng)過儀表進(jìn)人大地,陰極保護(hù)的作用就失去了。另外,設(shè)置導(dǎo)線跨接金屬管道法蘭,能保證陰極保護(hù)的整體性。值得注意的是,接地環(huán)、螺栓、墊片和陰極保護(hù)管道間均要采取絕緣措施。
4結(jié)語
綜上所述,電磁流量計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,是一種新型的流量測(cè)量儀表。本文從精度等級(jí)、量程和口徑、襯里材料、電極材料四方面介紹了流量計(jì)的選型;以管道式、插人式儀表為例指出安裝要求,并總結(jié)了電極維護(hù)方法。此外,針對(duì)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(jì)正常運(yùn)行,提高測(cè)量精度。
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