一、概述
電磁流量計(jì)用來(lái)于復(fù)雜的工業(yè)管道系統(tǒng)進(jìn)行流體監(jiān)測(cè),對(duì)系統(tǒng)的原料及成品情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,為系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提供依據(jù)。由于電磁流量計(jì)分布分散,運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜,其安裝T藝極可能影響其運(yùn)行工況,以及發(fā)生故障的幾率,從而影響整個(gè)儀表控制系統(tǒng)的運(yùn)行。故對(duì)電磁流量計(jì)的原理進(jìn)行分析,對(duì)其安裝工藝的研究,調(diào)試技術(shù)總結(jié)不斷更新顯得十分必要。
二、電磁流量計(jì)的工作原理
電磁流量計(jì)主要由信號(hào)轉(zhuǎn)換器與傳感器構(gòu)成,其原理是基于法拉利電磁感應(yīng)定律,在其傳感器中與被測(cè)管軸線(xiàn)垂直方向安裝一對(duì)檢測(cè)電極,當(dāng)其接入液態(tài)介質(zhì)管道,導(dǎo)電液態(tài)物質(zhì)沿管軸側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)電液體作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由其兩個(gè)電極測(cè)出,其理論數(shù)值為;
F=kvbd
其中,E;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),k;調(diào)整系統(tǒng),因儀表構(gòu)造而異,V;被測(cè)液體平均流速,B;磁感應(yīng)強(qiáng)度,d;被測(cè)管內(nèi)徑。
如圖1,測(cè)量流量時(shí),流體流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng),導(dǎo)電性流體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電勢(shì)。其感應(yīng)電壓信號(hào)通過(guò)兩個(gè)電極檢出,并通過(guò)電纜傳送至轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過(guò)信號(hào)處理及相關(guān)運(yùn)算后,將累計(jì)流量和瞬時(shí)流量顯示在轉(zhuǎn)換器的顯示屏上。
三、電磁流量計(jì)的選型
1.口徑選擇。選掙電磁流量計(jì)一般通過(guò)流體的性質(zhì)、流速等因素來(lái)確定其選用口徑。一般而言,當(dāng)管道流速在0.5m/s~I.5m/s為經(jīng)濟(jì)流速,若流體介質(zhì)質(zhì)對(duì)側(cè)壁磨損性較小,建議長(zhǎng)期流速大于3m/s,但應(yīng)小于7m/s,此時(shí)可選取小于管徑的流量計(jì)。
2.內(nèi)襯材料選擇。電磁流量計(jì)主要用于測(cè)量流體物質(zhì)的流量,而隨著被測(cè)物質(zhì)的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結(jié)性等特點(diǎn),應(yīng)選擇不同內(nèi)襯材料的流量計(jì)。
電磁流量計(jì)通常所用的內(nèi)襯材料及其特點(diǎn)分述如下。(1)天然橡膠,其耐溫范圍為-10℃-70℃,耐磨損、絕緣性能好,耐腐蝕性能一般。(2)氯丁橡膠,較天然橡膠具有更好的彈性,也更耐磨,但耐寒性較差。(3)聚氨酯橡膠,適用溫度較天然橡膠更低,可達(dá)-25℃。(4)丁腈橡膠,較天然橡膠更耐高溫、耐耐磨彈性較差,但耐油性能相當(dāng)好。(5)聚四氟乙烯,是塑料的一種。它耐酸、堿性能極好,但對(duì)部分液態(tài)氟、氧、臭氧等非常態(tài)物質(zhì)的腐蝕、及負(fù)壓等抵抗力較差,耐磨損性能也較差。
3.電極材料的選擇。電磁流量計(jì)的電極裝于其管道內(nèi)壁與被測(cè)物質(zhì)直接接觸,故應(yīng)根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的腐蝕性選定。一般用于制造電極的材料有鈦(Ti),耐強(qiáng)酸性;鉭(Ta),測(cè)量精度高;鉑-銥(Pt-Yi)合金,耐腐蝕能力強(qiáng);哈氏合金C(HC),可用于高溫次氯酸鹽、硫酸、硝酸的測(cè)量;316L,耐腐蝕能力一般,但價(jià)格低廉。在造用電磁流量計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)測(cè)量的精密度要求被測(cè)物腐蝕性、價(jià)格承受能力來(lái)進(jìn)行電極材料的選取。
4.其他參數(shù)的選擇。電磁流量計(jì)的選擇還應(yīng)考慮防護(hù)等級(jí)、連接法蘭及電纜等因素。電磁流量計(jì)的連接法蘭選擇應(yīng)根據(jù)管道確定,特別對(duì)于腐蝕性流體管道,不允許隨意對(duì)管道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工焊接,應(yīng)慎重選擇。
四、電磁流量計(jì)的安裝
1.安裝準(zhǔn)備工作。電磁流量計(jì)安裝前,應(yīng)仔細(xì)核對(duì)其參數(shù),主要核對(duì)其口徑、內(nèi)村、電極等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求,有集中BA控制的應(yīng)確認(rèn)其與控制系統(tǒng)的匹配性。在安裝前,應(yīng)對(duì)已安裝好的管道進(jìn)行防腐處理,法蘭接口處應(yīng)清理干凈,在確認(rèn)被測(cè)物質(zhì)流向之后,按流量計(jì)上所標(biāo)定的方向準(zhǔn)備安裝。
2.安裝方位的選取。由于電磁流量計(jì)安裝于流體管道上,其測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與其內(nèi)部液態(tài)物質(zhì)的充滿(mǎn)度有關(guān),故在選取安裝位置時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn)
(1)流量計(jì)不得安裝在泵的抽吸側(cè),如圖2所示。
(2)開(kāi)口排放的管道,流量計(jì)應(yīng)裝在可存儲(chǔ)液體的底段,以免倒吸空氣影響測(cè)量精度。如圖3所示。
(3)電磁流量計(jì)附近需裝閥門(mén)時(shí),閥門(mén)應(yīng)裝于流量計(jì)的下游。
(4)管道落差較大時(shí),需在流量計(jì)的下游設(shè)置上彎及排所閥。
(5)安裝電磁流量計(jì)時(shí),應(yīng)充分考慮管道中產(chǎn)生氣泡的可能性,予以避免。
3.電磁流量計(jì)安裝。電磁流量計(jì)在安裝前應(yīng)確保管道的吹掃、試壓等工作已完成。由于電磁流量計(jì)的測(cè)量感應(yīng)電流很小,電壓較低,易受外界電磁噪聲的影響,故在安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行可靠的接地連(跨)接。如圖4、圖5。
4.接線(xiàn)。在電磁流量計(jì)接線(xiàn)前,應(yīng)確認(rèn)其安裝方位、方向準(zhǔn)確無(wú)誤,現(xiàn)場(chǎng)清掃,無(wú)積塵后方可進(jìn)行。電磁流量計(jì)的接線(xiàn)包括電源線(xiàn),輸人出信號(hào)線(xiàn),傳感信號(hào)線(xiàn)、工作接地線(xiàn)的連接。綜合接線(xiàn)如圖6所示。
在上述接線(xiàn)過(guò)程中,應(yīng)重視以下幾種類(lèi)型線(xiàn)路的接線(xiàn)。
(1)輸入輸出信號(hào);大部分電磁流量計(jì)均可通過(guò)外帶的PLC進(jìn)行編程、檢測(cè),也可通過(guò)通信總線(xiàn)接受主控制系統(tǒng)的輸入指令,故電磁流量計(jì)設(shè)置了信號(hào)輸入接點(diǎn)、測(cè)量值臨界報(bào)警指令等接入點(diǎn)。輸出信號(hào)可通過(guò)模擬點(diǎn)接出,也可與輸出信號(hào)組合通過(guò)RS-232通信接口實(shí)現(xiàn)與PC的聯(lián)機(jī)。
(2)傳感器連線(xiàn);若流量計(jì)與傳感器為分體式安裝,流量計(jì)與傳感器之間還需進(jìn)行連線(xiàn),用于將傳感電流通過(guò)流量計(jì)的測(cè)量終端(實(shí)際上是磁極與電壓測(cè)量單元),用以測(cè)量各用被測(cè)參數(shù)。
(3)接地線(xiàn);由于電磁流量計(jì)的工作電流較小,極易受外界電場(chǎng)變化的干擾,所以其電源、信號(hào)線(xiàn)均須配套接地線(xiàn),確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、消除測(cè)量過(guò)程中數(shù)據(jù)的頻繁振蕩。
五、電磁流量計(jì)調(diào)試
1.調(diào)試前檢查及準(zhǔn)備。電磁流量計(jì)在調(diào)試前,應(yīng)對(duì)管道及流量計(jì)進(jìn)行徹底檢査,包括管道雜物等清理,油性介質(zhì)管道還需進(jìn)行干燥處理。調(diào)試前的檢查還包括電氣線(xiàn)路的檢査,首先應(yīng)對(duì)線(xiàn)路的接地進(jìn)行檢測(cè),確保接地可靠后方可進(jìn)行其他線(xiàn)路的測(cè)試檢查,以免造成線(xiàn)路容性效應(yīng),儲(chǔ)存電量,或是測(cè)量電源對(duì)儀器產(chǎn)生破壞作用。另外,還需進(jìn)行絕緣電阻及接地電阻測(cè)試。
2.通水調(diào)試。無(wú)論是測(cè)量水性介質(zhì)、混懸液體,還是測(cè)量油性介質(zhì)的儀表,在正式調(diào)試前,均應(yīng)模擬實(shí)際測(cè)量介質(zhì)的溫度、壓力、流速等條件進(jìn)行通水調(diào)試。若在通水試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生異常,或是參數(shù)缺失,應(yīng)對(duì)儀表進(jìn)行單體檢測(cè)或送出產(chǎn)單位進(jìn)行校驗(yàn)。
3.系統(tǒng)調(diào)試。電磁流量計(jì)在進(jìn)行完單項(xiàng)功能通水測(cè)試,控制主機(jī)各項(xiàng)預(yù)備調(diào)試完成后,可進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。油性介質(zhì)管道需進(jìn)行干燥后方可通入被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
系統(tǒng)調(diào)試時(shí),主機(jī)系統(tǒng)應(yīng)預(yù)先對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行編碼掃描,確保各儀表部件均在正常工作狀態(tài)后方可進(jìn)行功能性調(diào)試。功能性調(diào)試時(shí),由主機(jī)系統(tǒng)對(duì)各儀表分別進(jìn)行參數(shù)的讀取,臨界值報(bào)警試驗(yàn)等,然后進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。逐一進(jìn)行調(diào)試,并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到相關(guān)上機(jī)位進(jìn)行分析。主機(jī)在系統(tǒng)各儀表調(diào)試完成后,可進(jìn)行儀表終端單體PLC編程調(diào)試。PMLC編程調(diào)試對(duì)儀表調(diào)試具有重要意義,它可在不影響主機(jī)工作狀態(tài)的情況下,對(duì)單個(gè)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、參數(shù)寫(xiě)入和調(diào)整?，F(xiàn)代PLC技術(shù)的發(fā)展,使其在電磁儀表調(diào)控中的應(yīng)用顯得更加方便,大部分的電磁流量計(jì)均可選購(gòu)與其產(chǎn)品相配套的IC編程控制器,通過(guò)專(zhuān)門(mén)的接口,可進(jìn)行單個(gè)儀表的調(diào)試完成后,應(yīng)在連續(xù)的工況條件下進(jìn)行24小時(shí)的不間斷測(cè)量,觀察其測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、可靠性,并結(jié)合其他測(cè)量方式進(jìn)行校對(duì),直至系統(tǒng)各電磁儀表均能按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行,方可進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)驗(yàn)收。
六、結(jié)論
通過(guò)電磁流量計(jì)在工業(yè)管道控制系統(tǒng)的應(yīng)用,在儀表的選型、安裝工藝的調(diào)整、試驗(yàn)等方面進(jìn)行總結(jié),為提高工業(yè)管道控制系統(tǒng)中電磁儀表安裝、調(diào)試的成功率積累了一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),為工業(yè)管道控制系統(tǒng)更高程度的集成化、自動(dòng)化提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
上一條：
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)智能電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)
下一條：
電磁流量計(jì)在水行業(yè)中的應(yīng)用
