[摘要]流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，合理地選用流量儀表是計量正確的可靠保證。文章介紹了電磁流量計的基本原理、特點以及安裝使用。電磁流量計用來檢測水流量，有效地克服了傳統(tǒng)孔板、差壓流量計計量的缺陷。它的測量范圍度大，響應(yīng)快，計量數(shù)據(jù)正確，給操作工提供了操作依據(jù)。
制氧機組冷卻供水系統(tǒng)距離控制室較遠，均為無人值守。由于原檢測裝置的缺陷，數(shù)據(jù)顯示不能正確地反映蓄水池的供水量，因而不能監(jiān)視蓄水池水滿溢和缺水的情況，全靠工人巡.回檢查。常常出現(xiàn)低水位和水滿溢的情況，不能及時補水或斷水，對生產(chǎn)不利，同時也造成了水資源的浪費。我們在供水計量檢測過程中，采用電磁流量計對原孔板、差壓測量系統(tǒng)裝置進行了改造，克服了原孔板流量計的缺陷，解決了孔板測量范圍度小的難題，以及差壓傳感器正、負引壓管內(nèi)容易聚集氣泡所造成的計量誤差問題。同時將流量信號接到PKS系統(tǒng)上，為計量管理部門和操作工提供了正確的計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和正確的操作依據(jù)，解決了原裝置測量數(shù)據(jù)長期計量不準(zhǔn)的難題，也避免了水資源的浪費。
1基本原理
電磁流量計的基本原理是以法拉第電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，即導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。該原理用于測量管道內(nèi)流動的導(dǎo)電性流體。導(dǎo)電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管道內(nèi)流動，并且流體流動的方向與磁場方向相垂直(見圖1)，產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢，流體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢被位于管子徑向兩端的一對電極拾取，該信號電壓Up與磁場強度B、電極間距離D和平均流速。成正比。磁場強度B和電極距離D是常數(shù)，所以信號電壓與平均流速v成正比。計算公式如下:
根據(jù)體積流量的計算公式表明，信號電壓UE與平均流速ʋ成線形正比。只要測得液體的流速，就可測得液體的流量，即:
在信號轉(zhuǎn)換器中該感應(yīng)信號電壓被變換成可編程的模擬和數(shù)字輸出信號送出。
2特點及應(yīng)用
(1)由于測量導(dǎo)管內(nèi)部無可動元件和阻流體，幾乎沒有壓力損失，所以反應(yīng)十分靈敏。
(2)測量導(dǎo)涂層或襯里可解決腐蝕性介質(zhì)流量的測量，檢測過程中不受被測量介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度以及流動狀態(tài)等變化的影響，沒有測量滯后現(xiàn)象。
(3)測量范圍寬，最高可達100:1,一般為10:1，流速一般可達1~6m3/s。測量管徑范圍可從2mm到2400mm。
(4)測量感應(yīng)電動勢與流量成線性關(guān)系，流體的體積流量與介質(zhì)的物性(如溫度、壓力、密度、粘度等)流動狀態(tài)無關(guān)。
電磁流量計也有其局限性不足之處，就是使用溫度和壓力不能太高，溫度-般不超過120℃，壓力一般不要超過1.6MPa。應(yīng)用范圍有限，不能用來測量氣體等非導(dǎo)電流體的流量。
由于電磁流量計用于導(dǎo)電液體的流量測量有其優(yōu)越性，且線性好，穩(wěn)定、可靠，電信號適宜于遠距離傳輸，且安裝維護方便，前景廣闊。
3設(shè)計選型及安裝
3.1設(shè)計選型
原計量檢測為節(jié)流式孔板、差壓檢測裝置，我們對其計量數(shù)據(jù)檢測不準(zhǔn)的情況進行了分析，主要有兩個方面的因素造成，-是孔板的測量范圍度不夠。孔板設(shè)計常用流量為15~20m3/h,實際使用中最小流量為7m3/h,最大流量50m3/h,在小流量和大流量時都會出現(xiàn)較大誤差;二是流體有氣泡。供水系統(tǒng)的供水管道為DN100mm,最大流量可以達到240m3/h，出水口為敞放式排水，常常處于非滿管狀態(tài)，以及由于供水設(shè)備或管道安裝等方面的因素，存在不正常節(jié)流的現(xiàn)象，常常有氣泡聚集在傳感器的正、負壓室內(nèi)，造成測量數(shù)據(jù)嚴重偏差。
根據(jù)機組供水系統(tǒng)的情況和測量裝置的可適用性、可靠性以及現(xiàn)場環(huán)境等情況，我們選擇了DE43F一體型電磁流量計對原測量裝置進行換型改造。電磁流量計的測量范圍寬，響應(yīng)快，不受溫度、壓力變化的影響，安裝方便，可滿足供水系統(tǒng)檢測計量的需要。
根據(jù)工藝方面提出的參數(shù)，供水量的常用流量在12~15m3/h之間，最小水流量7m3/h,最大水流量可達50m3/h,水壓力在0.2~0.3MPa之間(閥前壓力)，水溫度為常溫。在設(shè)計時，電磁流量計的管道口徑選擇了DN50mm的管道，最大流量為60m3/h,這樣既節(jié)約了成本，又滿足了日常供水計量的需要。
3.2安裝
電磁流量計的正確安裝對其正常運行極為重要，電磁流量計的安裝環(huán)境和安裝位置亦關(guān)系到計量的正確，可靠。按照電磁流量計的安裝要求，安裝方向或水平或垂直、傾斜均可，不受限制。本裝置采用了水平安裝，并保證了流量計上游管道直管段大于5D(實際達12D)，下游管道直管段大于3D(實際達10D)要求。
傳感器安裝處應(yīng)具有-定背壓，否則傳感器出口直接排空易造成測量管內(nèi)液體非滿管，為不良的安裝位置，應(yīng)予以避免，因此在出水管道的安裝上考慮了一段向上傾斜的安裝位置見圖2,使電磁流量計的安裝位置始終位于出口管道下方，保證液體在任何時候都能夠充滿測量管道，避免了測量誤差，滿足了必要.的安裝要求。管道采用了法蘭連接，便于安裝、檢修維護方便。
電磁流量計安裝在一根DN50mm的管道上，原供水管為φ108mm，將其作為旁通用途。正常情況時，打開V1、V3閥，關(guān)閉V2閥，補充水通過電磁流量計計量后向蓄水池供水。當(dāng)電磁流量計故障或者檢修時，關(guān)閉V3閥，打開V1、V2閥向蓄水池供水，以保證生產(chǎn)不受影響，還可以方便電磁流量計的零點校驗。安裝示意圖見圖3。
由于電磁流量計安裝在露天現(xiàn)場，考慮到現(xiàn)場的環(huán)境以及安全，電磁流量計的供電采用了DC.24V電源，由泵站儀表柜內(nèi)的穩(wěn)壓電源供給。
電氣連接見原理框圖4。電磁流量計將拾取的流量信號，通過轉(zhuǎn)換和運算處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，送到泵站儀表柜的二次儀表(數(shù)顯控制儀WPS-80型).上顯示，同時將其數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C組控制室的DCS--PKS系統(tǒng)上，通過監(jiān)視畫面可監(jiān)測供水量的瞬時流量和累計流量,操作工即可根據(jù)其顯示數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)供水量。
4干擾與接地
電磁流量計是基于導(dǎo)電性流體在磁場中運動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢來推算流體流量的測量儀表，其基本工作原理是電磁感應(yīng)定律。因此電磁耦合、靜電感應(yīng)是電磁流量計干擾噪聲的首要來源，在管線上存在雜.散電壓干擾。為了保證液體與地同電位，避免液體與.地有電位差以及因空間電磁干擾而造成的測量誤差，所以，對接地做了嚴格的要求。本裝置與管道為固定法蘭連接，固定法蘭和管道以及流量傳感器均用2.5mm2的銅芯線作了良好的接地見圖5。
經(jīng)檢測，該裝置的接地電阻為8.2Ω，(安裝要求小于100Ω)，除了將傳感器接地外，還用銅線跨接在管道的兩法蘭上，保證了接地牢固、可靠，減少了電磁耦合、靜電感應(yīng)引起的干擾。空間電磁干擾-般經(jīng)過電纜引人，我們采用了單層屏蔽信號電纜予以保護，同時，由于該電磁流量計為--體型(其傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起)，縮短了信號線與激磁線的長度并且隱蔽在儀表內(nèi)部，也減少了信號衰減和空間電磁波的噪聲侵人，保證了測量數(shù)據(jù)的正確、可靠。實際使用運行中，定期用萬用表檢查兩電極與地端的絕緣電阻。
5校驗檢查
(1)系統(tǒng)零位檢查
當(dāng)系統(tǒng)安裝完成后，按照廠家要求做了系統(tǒng)零點校驗。電磁流量計系統(tǒng)零點的校驗可用手動和自動兩種方式進行。檢查時，流量傳感器的流體應(yīng)處于絕對靜止，同時保證流量傳感器測量管內(nèi)充滿液體，然后對systemzero(系統(tǒng)零位)參數(shù)進行手動或自動零位調(diào)整，用“ENTER"鍵選擇參數(shù)，用ARROWA鍵選擇方式(手動或自動)，這里選擇自動(automatic)，按ENTER啟動程序。在調(diào)整中，顯示器上從255至實際“0”值的倒計數(shù)，過程約20s完成，在實際操作中該過程進行兩次。
(2)量程檢查
根據(jù)該電磁流量計的生產(chǎn)廠家說明書說明，量程的校驗在流量計出廠前有專門的稱重實驗裝置進行了校準(zhǔn)，我們在使用中只對其量程值進行了確認，以及對相關(guān)參數(shù)的設(shè)定作了檢查。
6電磁流量計的可靠性及維護
提高電磁流量計的可靠性，就是盡可能的減少和消除故障。而實際上故障是多樣的，有的是儀表線路、電氣以及環(huán)境因素引起的;有的是系統(tǒng)中元件，元件/組件組合因素造成的;有的是安裝不規(guī)范造成的。還有流體介質(zhì)的導(dǎo)電性能、或水中帶有大量空氣等，均會影響測量計量的正確可靠。有些故障通過調(diào)整可以解決，有些故障則需要在使用中通過有效的維護管理來解決。
與其它儀控設(shè)備一樣，為保證電磁流量計的可靠性，除了在規(guī)定的條件下運行外，需要維護人員加強專業(yè)知識的掌握，還需要加強初期的維護。大部分儀表設(shè)備的故障均在運行初期較高，要勤觀察，勤巡、點檢，發(fā)現(xiàn)問題，隨時處理和報告。還應(yīng)作好其運行數(shù)據(jù)的管理，作為一種新型儀表的應(yīng)用，應(yīng)加強對其進行跟蹤，作好歷史記錄，便于對其掌握及推廣”應(yīng)用。
7結(jié)束語
流量計量是企業(yè)能源消耗的計算工具，是企業(yè)生產(chǎn)過程中重要參數(shù)之--。流量計量儀表得到了越來越多的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對精度高、可靠性好、智能化儀表日益青睞。選用的電磁流量計體現(xiàn)了安裝方便，測量數(shù)據(jù)直觀可靠，易于操作等特點，給計量部門提供了正確真實的數(shù)據(jù)，為節(jié)約能源提供了依據(jù),起到了良好的效果，有較好的推廣前景。
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