一.電磁流量計的工作原理和組成結構
應用法拉第電磁感應定律作為測量原理的
電磁流量計,是目前工業(yè)中測量導電液體流量的常用儀表。它的應用很廣,可以測量各種腐蝕性介質以及帶有懸浮顆粒的漿液。其工作原理如圖(一)所示:電磁流量計在鋼廠工業(yè)水計量中的應用
設在均勻磁場中,垂直于磁場方向有一個直徑為D的管道。管道由不導磁的材料制成管道內表面襯掛絕緣襯里。當導電的液體在導管中流動時,則導電液體切割磁力線,于是在和磁場及流動方向垂直方向上產生感應電勢,如安裝一對電極,則電極間產生和流速成正比例的電勢差。
E=BDν*10-8伏
其中:E----感應電勢(伏)
B----磁感應強度(高斯)
D----管道內徑(厘米)
ν---- 液體在管道中的平均速度(厘米/秒)
實際使用中的電磁流量計,都是采用交變磁場工作,此時
B=Bmax*simωt
E=Bmax*simω* D*ν*10-8
=(4Q/Dπ)*10-8* Bmax* simωt=KQ
其中K=4*10-8* Bmax* simωt/Πd
流量Q=Πde*10-8/4 Bmax* simωt即感應電勢E和流量Q成正比。
對于一臺儀表來說,磁感應強度是已知的,并且基本不變。所以,只要設法測出E,則流量Q就知道了。
二.電磁流量計的安裝
1.電磁流量計的安裝位置可以自己根據(jù)需要選擇,并且其傳感器可以傾斜或者垂直安裝。但是不管采用何種形式的安裝,都要注意二個電極的軸線必須大致在水平方向上。如圖二所示。
2.注意電磁流量計的傳感器要安裝在能保證測量管中充滿被測介質,不能有非滿管或有氣泡聚集在測量管中的現(xiàn)象。所以 不要把傳感器安裝在管道的最高處,而要安裝在較低的向上傾斜的管道上。在垂直管道上安裝時,不要安裝在液體流向自上而下,而要安裝在自下而上的管道上。不可將傳感器安裝在水泵的入口處,因為此處很容易形成真空,影響計量效果。
3.傳感器時要注意傳感器上箭頭的方向,是指液體流動的方向。
4.電磁流量計的傳感器對震動不敏感,但如果安裝在震動較強的地方時,需要在安裝傳感器的管道二側加支撐。
5.被測介質是嚴重污濁液體過容易在管道結垢的液體,可以在安裝傳感器的測量管道上加一個旁通管,以便于拆卸清洗。如圖三所示。
對于DN≥350的管道,如果增加旁通管成本較高,也可以采用刮刀式電極的傳感器,當需要清理傳感器電極上的污物時,可以打開外殼蓋板,旋轉幾圈旋鈕就可以了。也可以采用可拆卸電極式的傳感器,拆卸電極時,可帶壓進行,不影響工藝設備運行。但是,以上兩種制式清洗傳感器的電極,如果傳感器的測量管道被嚴重污染結構后,還是需要將傳感器拆卸清洗。
6.在電磁流量計傳感器安裝的要求上,對直管段長度的要求一般在傳感器上游不小于10個D(D為管道的直徑),在下游側不小于2D。但在實際的安裝中,地處山區(qū)受到地里環(huán)境的制約,特別是大口徑管道,要滿足上游側10個D較困難,根據(jù)我們的實踐,上游側一般能保證5個D計量效果也不錯。
7.對轉換器的安裝,一般安裝在室內,不要直接暴露在陽光下就可以了。
8.電磁流量計接地環(huán)的安裝,針對工藝管道的內表面沒有絕緣層、有絕緣涂層和具有陰極保護的三種不同的管道,要采用三種不同的安裝方式。
三、電磁流量計的運行和維護
電磁流量計在運行中出現(xiàn)的故障是指流量計經調試并正常運行一段時間后出現(xiàn)的故障。常見的運行期故障一般由流量傳感器內壁有附著層、雷電打擊、運行環(huán)境條件變化以及系統(tǒng)零位改變等因素引起的。
1.
傳感器內壁附著層
如果測量的介質是臟污流體,運行一段時間后,常會在傳感器內壁集聚附著層而產生故障。這些故障往往是由于附著層的電導率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層,則電極回路將出現(xiàn)短路,儀表不能正常工作;若附著層電導率顯著高于流體電導率,則電極回路將出現(xiàn)短路,儀表也不能正常工作。所以,應及時清除電磁流量計測量管內的附著結垢層。
2.
雷電打擊
雷擊容易在儀表線路中感應出高電壓和浪涌電流,使儀表損壞。它主要通過電源線,勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入,尤其是從控制室電源線引入的占絕大部分。
3.
環(huán)境條件變化
在調試期間由于環(huán)境條件尚好(如沒有干擾),流量計工作正常,此時往往容易疏忽安裝條件(如接地并不怎么良好)。在這種情況下,一旦環(huán)境條件變化,運行期間出現(xiàn)新的干擾源,如附近管道上進行電焊,附近安裝了大型變壓器等。就會干擾儀表的正常工作,輸出信號就會出現(xiàn)波動。
4.系統(tǒng)的零點變化
正常運行情況下,電磁流量計的系統(tǒng)零點隨著系統(tǒng)的長期運行而使元器件老化,勵磁線圈絕緣強度降低,測量電極極化與污染、系統(tǒng)接地電阻(電位)增加等因素均會造成系統(tǒng)零點的變化與漂移。所以,要定期檢查流量計的系統(tǒng)零點,進行調整和維護。電磁流量計的系統(tǒng)零點在傳感器充滿介質且不流動時出現(xiàn)。此時可對系統(tǒng)進行零點調整。
四、結束語
在工業(yè)水計量中,我們以前使用過標準孔板、阿牛巴流量計以及超聲波流量計,通過比較電磁流量計較適合在銅鐵廠用于工業(yè)水的計量,因為它有很多特點:1.精度較高,完全能滿足生產工藝的要求;2.冬天無需考慮防凍保暖的問題;3.階躍能源,幾乎沒有壓力損失4.性能較穩(wěn)定,維護量很小。在實際使用中效果較理想。
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