电磁流量计正在越来越多地取代传统的机械流量计设计。虽然它们都测量液体在管道中的流动,但它们以不同的方式这样做。
常见的机械流量计插入管道中并使用涡轮机,轮或桨来测量速度,然后通过知道它们安装在其中的管道的横截面面积来计算体积流量。常见类型的上述机械流量计使用涡轮机,其随着水流向叶片施加力而旋转。涡轮机的旋转与流过其的流体的速度成比例。一旦知道速度,就可以计算流量。
其他机械表使用相同的基本机械原理来测量流量。它们在全管道中和在具有稳定流动和几乎没有湍流的区域中使用时较为有效地操作。机械流量计将在所有类型的液体中操作,但是由于固体积聚在涡轮机叶片上而易于堵塞和性能劣化。它们还阻塞流动的一部分并且需要齿轮和运动部件的定期维护。
电磁流量计使用法拉第定律计算移动物体的速度。仪表主体由线圈系统组成,该线圈系统在过程外部,但封装在仪表主体中,包裹在内部管道壁的外侧,并且通过在管道段上产生磁场来操作。随着流体流过磁场,流体中的导电颗粒在磁场上产生电压的变化。
该变化可以被测量并且用于计算流过管道的材料的速度。类似于机械流量计,电磁流量计仅在管道充满时以及流动模式稳定的区域中有效地工作。当与任何浓度的废水和其他水基液体一起使用时,电磁流量计是有效的。然而,电磁流量计不是设计用于蒸馏水,油和其他碳氢化合物,以及大多数非水基物质。
电磁流量计优于机械流量计,因为它们不阻碍流动,不会被固体堵塞,并且没有可移动的部件来维持或更换。
电磁流量计以无压损、高精度、价格适中等优势,广受石化、化工等行业企业的青睐,在流量计量中担任着重要的角色。然而在实际应用中,受操作不当、设备选择不合理、安装不科学的情况,测量误差就很难避免,给使用者造成麻烦。因此,广大仪表人应当重视各种造成电磁流量计误差的因素。
总的来说,造成电磁流量计误差的主要影响因素可以分为三类:选型不当,待测液影响和干扰。
选型不当
1.待测液体流速
电磁流量计可测的流速范围一般为0.5~10m/s,经济流速范围为1.5~3m/s。实际使用时要根据待测流量大小及电磁流量计可测流速范围来确定测量管内径。
2.电极及衬里材料选择
电极及衬里材料直接与待测液体接触,应根据待测液体的特性(如腐蚀性、磨蚀性等)及工作温度选择电极及衬里材料,如选择不当,则会造成附着速度快、腐蚀、结垢、磨损、衬里变形等问题,进而产生测量误差。
3.电磁稳定
电磁流量计的励磁方式有直流励磁、交流正弦波励磁和双频矩形波励磁等,直流励磁容易产生电极极化和直流干扰问题,交流正弦励磁容易引起零点变动,而双频矩形波励磁既有低频矩形波励磁优良的零点稳定性,又有高频矩形波励磁对流体噪声较强的抑制能力,是一种较理想的励磁方式。实际应用时,应尽量保证电源电压和频率的稳定,以确保磁场强度恒定,减小由于磁场强度变化引起的测量误差。
4.混合相流体测量
用电磁流量计测量液固混合相流体(如含泥沙的水)的流量时,如果选用由单相液体校准的电磁流量计,则会产生测量误差,此时应选择不会引起液固相分离的直管段处安装传感器。
干扰影响
1.空间电磁干扰
转换器与传感器问的电缆线较长,在较强电磁环境下,很易受到干扰,从而引发仪器测量值出现非线情况,很难正常显示。针对这种情况,首先,引入屏蔽措施,可在接地钢管内进行电缆的单独引入,并使用达标的屏蔽电缆;其次,合理缩短电缆长度;再次,与强磁场保持较远距离。
2.连接电缆问题
电磁流量应用的实质是借助特定的电缆,实现转换器与传感器的连接,形成完整的系统,因此导体的横截面积、电容、电缆场地等都会产生不良影响。首先,要保证电缆型号满足要求,实现末端的有效连接,防止出现中间接头现象;其次,控制长度范围,通常越短越好
3.接地问题
因传感器的输出信号很小,通常只要几毫伏,为了提高抗干扰能力,传感器的零电位必须单独可靠接地,且传感器输出信号接地点应与被测流体电气连接。传感器的接地电阻应小于10Ω,在连接传感器的管道内涂有绝缘层或采用非金属管道时,传感器两侧应安装接地环,并可靠接地,以使流体接地,流体电位与地电位相同。
4.电极和电磁线圈对称点安装点振动
电磁流量计的励磁线圈和电极需保证对称,一旦不对称,生产过程中偏差就会引发,测量结果很难保证准确。另外,安装地点需达到较高的防振动标准,否则无法保证测量数值的精准度,甚至诱发仪表的不正常工作。
待测液体影响
1.待测液体电导率剧烈变化
待测液体电导率较大时,会引发显示数值的较大波动,若问题十分严重,则控制系统很难实现正常的运作;而待测液体电导率过低时,电极很难实现正常输出,如果操作中待测液体电导率处于下限值以下范围,那么电磁流量计就很难正常发挥作用。针对这些情况,首先,要立足实际需求,结合相关标准和要求,进行电磁流量计类型的选择;其次,安装反应器或直管段,以保障物料的充分混合,推动化学反应的顺利实现;再次,重新进行流量计类型的甄选。
2.待测液体气泡或非满管
对于气泡,主要来源于液体中溶解的气体发展为游离状态的气泡和外界吸入的气泡。包含大量气泡体积的流量,会影响测量的准确性。若气泡直径过大,甚至超过电极直径的数值,则测量显示过程中会出现不稳定状态,波动无法避免。针对这种情况,首先,可将集气器安装在电磁流量计上,同时按照周期进行排气操作;其次,合理更换安装位置;再次,将垂直管道安装在电磁流量计上,保障自下而上的方向;第四,安装传感器时,避免与排放口距离过近;第五,将传感器安装在控制阀位置,处于其上游位置,或泵的下游。
3.待测液体电导率太低
被测液体电导率降低,会增加电极的输出阻抗,并由转换器输入阻抗引起负载效应而产生测量误差,如果实际电导率低于下限值,则仪器不能正常工作,示值会产生波动。对策:选用其它满足要求的低电导率电磁流量计,如电容式电磁流量计;选用其它原理流量计,如孔板等。
4.测量液体呈现不对称状态
测量中,待测液体存在非对称情况,主要存在两种流动组合:一种为单一的漩涡流;另一种是沿管线轴线的直线流,液体的体积流量为管道截面的积分。针对上游直管段不足的情况,可采用流量调节器进行调整;其次,保证上下游合理范围内管道内径与流量计内径具有相同的数值;再次,为上游留够充足的直管段。
5.测量管内存在着层
电磁流量计常用于测量非清洁流体。非清洁流体内部含有一些沉淀物等物质,使得电磁流量计电极表面或管道内受到污染,造成测量结果误差现象。针对这种情况,首先,定期清洗电磁流量计;其次,合理提升流速,将其控制在4m/s状态;再次,应用聚四氯乙烯等材料的衬里。
关于电磁流量计,大家应该都不陌生,但是看起来挺简单的东西,一个头一个圈,其实里面有很多的奥秘所在,也经常会出现问题!以上内容就是结合现场实例来分析遇到问题时的处理方式。
电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律:导电液体在磁场中切割磁力线运动时,导体中产生感应电势,测量流量时,导电性液体流过垂直于流量方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压,其感应电压信号通过二个或二个以上与液体直接接触的感应电极检出,并通过电缆送至转换器通过其智能化处理,实现流体瞬时流量、积累流量的显示及流量数据与控制系统之间的通讯。测量管内无活动及阻流部件,因此几乎没有压力损失,并且有很高的可靠性。
电磁流量计的管道内因为没有可活动部件,那么电磁流量计在接地环的选择上显得尤为重要。
1、接地环的形式分普遍型和保护型,一般使用普遍型,若被测介质是磨损性的,宜使用带颈的保护接地环,以保护进出口端的衬里,延长使用寿命。若口径在200以下的电磁流量计,选用聚四乙烯衬里时,应选用接地环,以保证在与管道连接安装时保护衬里不受损坏。
2、接地环的材质应与被测介质的腐蚀性形适应,但比电极材质的要求低,因为它受到腐蚀后可以更换。接地环通常是不锈钢或Hc合金的。
电磁流量计不管是接地环的选择还是其参数的选择都显得十分重要,我们在选择电磁流量计时一定要提前选定好参数,以确保电磁流量计测量数据的准确性。
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