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电磁流量计的选型及安装使用时应需要注意的地方

点击次数:869 发布时间:2016-04-05

在企业应用电磁流量计的计量实践中,有些单位的计量人员不注重其选择与安装要点,往往达不到计量的预期目的。在此,笔者就电磁流量计的选择与安装要点做一探讨,供有志提高企业计量水平的网友切磋。
一、首要明确本单位的计量需求
应明确的计量需求有若干,主要有:测量介质,流量m3/h(小、工作点、大),介质温度℃,介质压力MPa,安装形式(管道式或插入式)等。
二、选用电磁流量计的前提条件
1、被测介质必须是导电性的液体(即要求被测的流体具有低限度的电导率)。
2、被测介质不应含有较多的铁磁性介质或大量气泡。
三、应了解电磁流量计的测量原理
其测量原理基于法拉第电磁感应定律,即测量流量时流体流过垂直于流动方向的磁场,导电性流体的流动而感应出一个与平均流速(亦称体积流量)成正比的电压,该电压信号通过二个与流体直接接触的电极检出,并通过电缆传送至放大器,然后再将其转换成一输出信号。
四、应了解电磁流量计的主要特点
其主要特点有:⑴测量管内基本无压损,不易堵塞,对浆液类测量具有*的适应性;⑵直管段要求低;⑶低频矩形波励磁,不受工频及现场集散干扰的影响,工作稳定可靠;⑷变送器躯体可采用全不锈钢,加装衬里材料后具有防酸、防碱、防腐蚀能力;⑸现场显示型转换器可采用的智能芯片,参数设定方便;⑹变送器内部可设自校系统,可随时对变送器常数及出厂校验值进行自校,便于调试和维修;⑺测量范围宽,满量程流速设定可在0.3m/s—12m/s范围内;⑻其插入式可在不断流状态下进行安装或拆卸;⑼使用范围广:可应用于化工、冶金、造纸、食品、石油、城市供水等领域。
五、型号的选择要点
1、首要明确是选择管道式电磁流量计,或是插入式电磁流量计。
2、一般情况下选择现场无显示型电磁流量计,其输出的4—20mA(或0—10mA)电流信号至控制室的二次仪表上并可显示流量和总量。
3、若强调便于现场操作时观察管道内流量,则可选择现场显示型电磁流量计。
4、在环境要求或测量精度要求较高时,可选择安全电压智能型电磁流量计。
5、在200mm以上大管径测量流量或不断流状态装拆,可优先选择插入式或增强插入式电磁流量计。
六、传感器口径的选择要点
1、选择传感器的口径与连接的工艺管道口径相同
其优点是安装方便(不需异径管);其前提是管内流体的流速须在0.3m/s—10m/s范围内;其适用状态为工程前期使用且管内流体流速处于较低状态。
2、选择传感器的口径与连接的工艺管道口径不相同
其适用状态:⑴流速偏低、流量稳定:⑵降低性价比:
七、衬里材料的选择要点
根据本企业被测介质的腐蚀性、磨损性及温度,由订购者选定,可参阅各厂家提供的“衬里材料性能及适用范围表”。
八、电极材料的选择
根据本企业被测介质的腐蚀性,由订购者选定,可参阅各厂家提供的“电极材料耐腐蚀性能表”。
九、防护等级的选择
根据国标GB4208-84,外壳防护等级有:若仪表安装在地面以下的且经常受水淹的宜选择潜水型的;若仪表安装在地表的则宜选择防喷水型的。
十、上限流量的选择
1、一般选择变送器的通径与连接的配管通径相同。由于通径、流速和流量三者存在着严格函数关系,选择时可参阅厂家提供的电磁流量计上限流量表,在对应的通径下选择上限流量值。
2、由于工艺配管内流速偏低时而达不到“1”中对应通径下的小上限流量值时,可选择变送器通径小于工艺配管的通径,即在变送器前后加接异径管。
十一、安装形式的选择
1、整体式:即将流量计的传感部分和转换部分装于一体,优点是便于安装。
2、分离式:即将流量计的传感部分安装于被测管道上,将转换部分安装于便于操作的室内。适用于现场环境差的场合(但其分离长度应小于30m)。
十二、接地环的选择
若连接仪表的管道相对于被测介质是绝缘性的,则需选择用接地环。
十三、球阀的选择前提
对于工艺要求管道内流体流量不得停断的,且要求介质不得溢出的场合,则需要加装球阀。而对于装拆流量计时允许断流(或装拆作业不影响管道工作)的,则不必加装球阀而将流量计直接装在法兰短管上。
十四、安装注意要点
1、电极轴线必须保持近似水平。
2、保证测量管在所有时间必须注满。
3、在管法兰附近确保留有足够的螺栓与螺母的安装空间。
4、在安有流量计的管段要有管线支撑,以减少管线运行振动。
5、流量计附近应避免强电磁场。
6、长管线,应在流量计的下游安装控制阀和切断阀。
7、如遇“开口馈入或排放”的状态,应在管道的低区段安装仪表。
8、以电极轴线为基准,入口直线管段要大于或等于5倍测量管通径,出口管道要大于或等于2倍测量管通径。
十五、流量计的接地要求
传感器应有良好的单独接地线(铜芯截面≥16mm2),其接地电阻<10欧姆;若连接传感器的管道内涂有绝缘层或是非金属管道时,则传感器两侧应设置接地环(接地线铜芯截面≥16mm2)。
十六、电缆和电气连接注意要点
分离式的连接电缆(信号传送及励磁),从减少干扰和节约资金角度则越短越好。一般要兼顾介质的导电率、励磁电缆的截面、信号电缆的型号(芯、层、屏蔽)三者的限制。
十七、电磁流量计使用时应注意的一些事项
液体应具有测量所需的电导率,并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀场所,例如其上游附近加入药液,加液点设于传感器下游。使用时传感器测量管必须充满液体(非满管型例外)。有混合时,其分布应大体均匀。液体应与地同电位,必须接地。如工艺管道用塑料等绝缘材料时,输送液体产生摩擦静电等原因,造成液体与地间有电位差。
十八、电磁流量计传感器安装
(1)安装场所
通常电磁流量计传感器外壳防护等级为IP65(GB4208规定的防尘防喷水级),对安装场所有以下要求。
1)测量混合相流体时,选择不会引起相分离的场所;测量双组分液体时,避免装在混合尚未均匀的下游;测量化学反应管道时,要装在反应充分完成段的下游;
2)尽可能避免测量管内会变成负压;
3)选择振动小的场所,特别对一体型仪表;
4)避免附近有大电机、大变压器等,以免引起电磁场干扰;
5)易于实现传感器单独接地的场所;
6)尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体;
7)环境温度在-25/-10~50/60℃范围内,一体形结构温度还受制于电子元器件,范围要窄些;
8)环境相对湿度在10%~90%范围内;
9)尽可能避免受阳光直照;
10)避免雨水浸淋,不会被水浸没。
如果防护等级是IP67(防尘防浸水级)或IP68(防尘防潜水级),则无需上述8)、l0)两项要求。
(2)直管段长度要求
为获得正常测量度,电磁流量计传感器上游也要有一定长度直管段,但其长度与大部分其他流量仪表相比要求较低。90°弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线(不是传感器进口端连接面)5倍直径(5D)长度的直管段,不同开度的阀则需10D;下游直管段为(2~3)D或无要求;但要防止蝶阀阀片伸人到传感器测量管内。各标准或检定规程所提出上下游直管段长度亦不一致,汇集如下表所示,要求比通常要求高。这是由于为保证达到当前0.5级精度仪表的要求。ISO6817是使用电磁流量计的标准,该标准认为对任何类型流动扰动至少应有10D的直管,性能变动才能保证不超过1%。ISO9104和JJG198是为评定电磁流量计性能提出的文件;表中所列JJG198的直管段长度是为精度0.5级及以上的仪表。
扰流件名称标准或坚定规格号
ISO6817ISO9104技术B7554ZBN12007JJG198
上游弯管、T型管、全开闸阀、渐扩管10D或制造厂规定10D5D5D10D
减缩管可视作直管
其它各种阀10D
下游各类未提要求5D未提要求2D2D
如阀不能全开使用时,应按阀截留方向和电极轴成45°角度安装,则附加误差可大为减少。
(3)安装位置和流动方向
传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可,不受限制。但测量固液两相流体垂直安装,自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重,低流速时固相沉淀等缺点。
水平安装时要使用电极轴线平行于地平线,不要处于垂直于地平线,因为处于底部的电极易被沉积物覆盖,顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面,使输出信号波动。如右图所示管系中,c、d为适应位置;a、b、c为不宜位置。b处可能液体不充满,排放口如f形状所示。对于固液两相流c处亦是不适宜位置。
(4)旁路管、便于清洗连接和预置入孔
为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流动时检查和调整零点,应装旁路管。但大管径管系因投资和位置空间限制,往往不易办到。根据电极污染程度来校正测量值,或确定一个不影响测量值的污染程度判断基准是困难的。除前文所述,采用非接触电极或带刮刀清除装置电极的仪表,可解决一些问题外,有时还需要清除内壁附着物,则可按右图所示,不卸下传感器就地清洗。
对于管径大于1.5~1.6m的管系在电磁流量计的附近管道上,预置人孔,以便管系停止运行时清洗传感器测量管内壁。
(5)负压管系的安装
氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负压管系;正压管系应防止产生负压,例如液体温度高于室温的管系,关闭传感器上下游截止阀停止运行后,流体冷却收缩会形成负压,应在传感器附近装负压防止阀,如右图所示。有制造厂规定PTFE和PFA塑料衬里应用于负压管系的压力可在20℃、100℃、130℃时使用的压力必须分别大于27、40、50kPa。
(6)接地
传感器必须单独接地(接地电阻100n以下)。分体型原则上接地应在传感器一侧,转换器接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保护管道上,除了传感器和接地环一起接地外,还要用较粗铜导线(16mm2)绕过传感器跨接管道两连接法兰上,使阴极保护电流与传感器之间隔离。
有时候杂散电流过大,如电解槽沿着电解液的泄漏电流影响EMF正常测量,则可采取流量传感器与其连接的工艺之间电气隔离的办法旧j。同样有阴极保护的管线上,阴极保护电流影响电磁流量计测量时,也可采取本方法。电磁流量计无单独安装转换器;分体型转换器安装在传感器附近或仪表室,场所选择余地较大,环境条件比传感器好些,其防护等级是IP65或IP64(防尘防溅级)。安装场所的要求与上节“流量传感器安装”中“安装场所”的(1)中3)、4)、6)、8)、9)、10)各条相同,环境温度受电子件限制,使用温度范围比7)规定所列要窄些。
转换器和传感器间距离受制于被测介质电导率和信号电缆型号,即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。要用制造厂随仪表所附(或规定型号)的信号电缆。电导率较低液体和传输距离较长时,也有规定用三层屏蔽电缆。一般仪表“使用说明书”对不同电导率液体给出相应传输距离范围。单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液通常可传送距离100m。
为了避免干扰信号,信号电缆必须单独穿在接地保护钢管内,不能把信号电缆和电源线安装在同一钢管内。
四、运行和维护
(1)零点检查和调整
仪表投入运行前,通电后必须在传感器充满液体静止状态下调整零点。投入运行后亦要液体使用条件定期停流作零点检查;尤其对沉淀、易污染电极,含有固相的非清洁液,在运行初期应多作检查,以获得经验确定正常检查周期。交流激磁方式的电磁流量计与矩形波激比,更易产生零点漂移,因此更要注意检查和调整。
举两个沉积层产生故障的应用失误的例子。一为石油钻探固井工程中,灌注水泥浆的流总量是重要工艺参数,经常用高压电磁流量计。仪表间歇使用,用毕后以清水冲洗传感器测量管,其余时间是空管。由于清洗不*,测量管内壁残留水泥浆固化成薄层,近二个月积聚形成绝缘层,包覆了整个电极表面,导致运行不正常到终不能工作。另一为电解切削工艺验装置上,用电磁流量计控制饱和食盐水流量,间隙使用一段时期后发现流量信号渐渐减弱,2个月后信号为零。原因是电解切削过程中氧化铁沉积管壁,形成短路所致。清除层积即立即恢复正常。
(2)定期检查传感器电性能
1)粗略地测量电极间电阻断开传感器与转换器间信号连线,传感器内充满液体,用万用表测量两电极与接地端的电阻值,是否在制造厂规定值范围内,且所测得两值大体相同。记录下测量的电阻值,此值对以后判断传感器故障原因(如沉积层是导电的还是绝缘的)是有用的。
2)检查电极绝缘电阻传感器放空液体,擦净内壁,待*干燥后用兆欧计测量两电极和接地端子间的电阻。
3)检查激磁线圈绝缘电阻卸下传感器激磁线圈端子与转换器间接线,用兆欧计测量线圈的绝缘电阻。

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