談電磁流量計(jì)的安裝與使用 | |
巨化工程有限公司儀表廠(chǎng) 董高峰 | |
. 引 言 電磁流量計(jì)（簡(jiǎn)稱(chēng)EMF）是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。20世紀(jì)50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，近年來(lái)在世界范圍內(nèi)，EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量?jī)x表總數(shù)的5%～6.5%，特別是2000年以來(lái)，這個(gè)數(shù)值有逐年上升的趨勢(shì)。電磁流量計(jì)作為工業(yè)流量測(cè)量?jī)x表的一種，在其安裝與使用方面有一些技巧和注意事項(xiàng)，在這里結(jié)合我一些切身經(jīng)驗(yàn)和大家討論，希望能對(duì)電磁流量計(jì)的正確安裝與使用作出貢獻(xiàn)。 2. 磁流量計(jì)的使用優(yōu)點(diǎn) 電磁流量計(jì)的測(cè)量通道是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不易阻塞適用于測(cè)量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等； 它不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長(zhǎng)度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對(duì)于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合； 電磁流量計(jì)所測(cè)得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響； 與其他大部分流量?jī)x表相比，它的前置直管段要求較低； 電磁流量計(jì)的測(cè)量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿(mǎn)度值液體流速可在0.5～10m/s內(nèi)選定。有些型號(hào)儀表可在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量（例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù)）不必取下作離線(xiàn)實(shí)流標(biāo)定； 電磁流量計(jì)的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬，從幾毫米到3m；可測(cè)正反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多；儀表輸出本質(zhì)上是線(xiàn)性的； 易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體。 當(dāng)然，電磁流量計(jì)也有缺點(diǎn)。比如它不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等；不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體；通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料的限制，不能用于測(cè)量較高溫度的液體。 3. 安裝與使用注意事項(xiàng) 3.1 使用時(shí)應(yīng)注意的一般事項(xiàng) 液體應(yīng)具有測(cè)量所需的電導(dǎo)率，并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開(kāi)容易產(chǎn)生電導(dǎo)率不均勻場(chǎng)所，例如其上游附近加入藥液，加液點(diǎn)最好設(shè)于傳感器下游。使用時(shí)傳感器測(cè)量管必須充滿(mǎn)液體（非滿(mǎn)管型例外）。液體有混合時(shí)，其分布應(yīng)大體均勻。液體應(yīng)與地同電位，必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時(shí)，輸送液體產(chǎn)生摩檫靜電等原因，造成液體與地間有電位差。 3.2 流量傳感器安裝 3.2.1 安裝場(chǎng)所 通常電磁流量傳感器外殼防護(hù)等極為IP65（GB 4208規(guī)定的防塵防噴水級(jí)），對(duì)安裝場(chǎng)所有以下要求： 1）測(cè)量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì)引起相分離的場(chǎng)所；測(cè)量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合尚未均勻的下游；測(cè)量化學(xué)反應(yīng)管道時(shí)，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游； 2）盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓； 3）選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表； 4）避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾； 5）易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所； 6）盡可能避開(kāi)周?chē)h(huán)境有高濃度腐蝕性氣體； 7）環(huán)境溫度在－25/－10～50/600℃范圍內(nèi)，一體型結(jié)構(gòu)溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些； 8）環(huán)境相對(duì)濕度在10%～90%范圍內(nèi)； 9）盡可能避免受陽(yáng)光直照； 10）避免雨水浸淋，不會(huì)被水浸沒(méi)。 如果防護(hù)等級(jí)是IP67（防塵防浸水級(jí)）或IP68 （防塵防潛水級(jí)），則無(wú)需上述8）、10）兩項(xiàng)要求。 3.2.2 直管段長(zhǎng)度要求 為獲得正常測(cè)量精確度，電磁流量傳感器上游也要有一定長(zhǎng)度直管段，但其長(zhǎng)度與大部分其它流量?jī)x表相比要求較低。90o彎管、T形管、同心異徑管、全開(kāi)閘閥后通常認(rèn)為只要離電極中心線(xiàn)（不是傳感器進(jìn)口端連接面）5倍直徑（5D）長(zhǎng)度的直管段，不同開(kāi)度的閥則需10D；下游直管段為（2～3）D或無(wú)要求；但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測(cè)量管內(nèi)。各標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長(zhǎng)度亦不一致，匯集如表1所示，要求比通常要求高，這是由于為保證達(dá)到當(dāng)前0.5級(jí)精度儀表的要求。 如閥能開(kāi)使用時(shí)，應(yīng)按閥截流方向和電極軸成45o角度安裝，則附加誤差可大為減少。 3.2.3 安裝位置和流動(dòng)方向 傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測(cè)量固、液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動(dòng)。這樣能避免水平安裝時(shí)襯里下半部局部磨損嚴(yán)重，低流速時(shí)固相沉淀等缺點(diǎn)。 水平安裝時(shí)要使電極軸線(xiàn)平行于地平線(xiàn)，不要處于垂直于地平線(xiàn)，因?yàn)樘幱诘撞康碾姌O易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過(guò)遮住電極表面，使輸出信號(hào)波動(dòng)。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(mǎn)，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(mǎn)，排放口最好如f形狀所示。對(duì)于固、液兩相流c處亦是不宜位置。 3.2.4 旁路管、便于清洗連接和預(yù)置入孔 為便于在工藝管道繼續(xù)流動(dòng)和傳感器停止流動(dòng)時(shí)檢查和調(diào)整零點(diǎn)，應(yīng)裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制，往往不易辦到。根據(jù)電極污染程度來(lái)校正測(cè)量值，或確定一個(gè)不影響測(cè)量值的污染程度判斷基準(zhǔn)是困難的。除前文所述，采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表，可解決一些問(wèn)題外，有時(shí)還需要清除內(nèi)壁附著物，則可按圖2所示，不卸下傳感器就地清除。 對(duì)于管徑大于1.5～1.6m的管系在EMF 附近管道上預(yù)置入孔，以便管系停止運(yùn)行時(shí)清洗傳感器測(cè)量管內(nèi)壁。 3.2.5 負(fù)壓管系的安裝 氟塑料襯里傳感器須謹(jǐn)慎地應(yīng)用于負(fù)壓管系；正壓管系應(yīng)防止產(chǎn)生負(fù)壓，例如液體溫度高于室溫的管系，關(guān)閉傳感器上下游截止閥停止運(yùn)行后，流體冷卻收縮會(huì)形成負(fù)壓，應(yīng)在傳感器附近裝負(fù)壓防止閥，如圖3所示。有制造廠(chǎng)規(guī)定PTFE 和PFA 塑料襯里應(yīng)用于負(fù)壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時(shí)使用的絕對(duì)壓力必須分別大于27、40、50KPa。 3.2.6 接地 傳感器必須單獨(dú)接地（接地電阻100Ω以下）。分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點(diǎn)。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護(hù)管道上，除了傳感器和接地環(huán)一起接地外，還要用較粗銅導(dǎo)線(xiàn)（16mm2）饒過(guò)傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護(hù)電流于傳感器之間隔離。 有時(shí)候雜散電流過(guò)大，如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響 EMF 正常測(cè)量，則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法。同樣有陰極保護(hù)的管線(xiàn)上，陰極保護(hù)電流影響 EMF 測(cè)量時(shí)，也可以采取本方法。 3.3 轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜 一體型 EMF 無(wú)單獨(dú)安裝轉(zhuǎn)換器；分離型轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室，場(chǎng)所選擇余地較大，環(huán)境條件比傳感器好些，其防護(hù)等級(jí)是 IP65 或 IP64 （防塵防濺級(jí)）。安裝場(chǎng)所的要求與3.2.1中3）、4）、6）、8）、9）、10）各條相同，環(huán)境溫度受電子器件限制，使用溫度范圍比7）規(guī)定所列要窄些。 轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率和信號(hào)電纜型號(hào)，即電纜的分布電容、導(dǎo)線(xiàn)截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠(chǎng)隨儀表所附（或規(guī)定型號(hào)）的信號(hào)電纜。電導(dǎo)率較低液體和傳輸距離較長(zhǎng)時(shí)，也有規(guī)定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說(shuō)明書(shū)”對(duì)不同電導(dǎo)率液體給出相應(yīng)傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業(yè)用水或酸堿液通常可傳送距離100m。 為了避免干擾信號(hào)，信號(hào)電纜必須單獨(dú)穿在接地保護(hù)鋼管內(nèi)，不能把信號(hào)電纜和電源線(xiàn)安裝在同一鋼管內(nèi)。 4． 結(jié)論 隨著企業(yè)全面走向市場(chǎng)，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理將進(jìn)一步深化，流量計(jì)量越顯重要，電磁流量計(jì)作為工業(yè)流量測(cè)量?jī)x表的一種，要發(fā)揮其作用，在選用好的基礎(chǔ)上如何正確安裝與使用就成了一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。因此，自動(dòng)化儀表專(zhuān)業(yè)人員在具備一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的前提下，有必要在其如何正確安裝與使用方面掌握一定的技巧和方法，唯有如此，才能滿(mǎn)足企業(yè)的要求，使流量計(jì)量發(fā)揮重要作用。 參考文獻(xiàn) [1] 梁國(guó)偉，蔡武昌主編《流量測(cè)量技術(shù)及儀表》北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.06 [2] 吳永生，方可人主編《熱工測(cè)量及儀表》 北京：水利電力出版社，1995 [3] 王紹純主編《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》（第二版）[M] 北京：冶金工業(yè)出版社，1995 作者簡(jiǎn)介：董高峰 男，生于1976年，助理工程師，2001年畢業(yè)于寶雞文理學(xué)院，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)從事儀器儀表開(kāi)發(fā)。 工作單位：浙江省衢州市巨化集團(tuán)工程有限公司儀表廠(chǎng)郵編：324004 聯(lián)系電話(huà)：13676610953 或 0570-3617760 電子郵件: ddggff1108@163.com |
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