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电磁流量计在供水行业中的应用 流量计技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
1 前言

近年来,随着国内供水行业自动化技术水平不断提高以及贸易结算计量的要求,电磁流量计得到了越来越普遍的应用和推广,特别是在上海供水行业中SGAIC型电磁流量计应用已经得到了广泛的认可。

2 基本原理

根据法拉第电磁感应定律,即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(见图1),其感应电势的大小与磁感应强度、流体做切割磁力线强度等因素成正比。


图1 感应电势产生原理图

电势由下式给出:

E=K×B×V×D

式中:E——感应电压;
K——仪表常数;
B——磁感应强度;
V——平均流速;
D——测量管内直径。

流量流体时,流体流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速或单位体积流量成正比的电压,因此只要被测的流体具有最低限度的电导率,其感应电压信号通过两个与液体直接接触的电极检出,并通过电缆传送到放大器,然后,转换成统一的输出信号。

3 主要技术特点和使用安装要求

3.1 电磁流量计的主要技术特点

① 由于测量结果与液体的压力、温度、电导率等物理参数无关,所以测量精确度高、工作可靠。
② 测量管内无阻流件,因此无附加压力损失,即对自来水测量无附加水头损失。
③ 只有管道和电极与被测液体接触,因此,只要合理选择电极材料,即可达到耐腐蚀、耐磨损的要求。具有使用寿命长,维护要求低的特点。
④ 可以测定正、反方向流体的流量。
⑤ 输出信号方式比较灵活。有脉冲、电流、频率等方式。

3.2 电磁流量计的使用和安装要求

① 电磁流量计的上游管道至少有5倍管径长度的直管段,它的下游至少有3倍管径长度的直管段。在条件允许的情况下,放宽流量计前置直管道长度在10倍管径以上。
② 在电磁流量计的安装中,传感器接地环要可靠地接地,接地电阻要不大于l OΩ。
③ 要在使用环境的选择中注意避免外部的电磁干扰,特别是避免工频电磁场的干扰。
④ 对流量计上游管道中在前置距离外安装阀门,特别是蝶阀或直角弯管等严重影响流态特性的场合,可以在流量计上游5~10倍管径的直管内安装整流器,以达到稳定水流流态,提高计量准确度的目的。

4 电磁流且计在供水行业安装配置及使用情况

目前在上海各区域自来水公司中所普遍采用的水处理工艺原理流程框图见图2。


图2 水工艺处理流程

基于电磁流量计的测量原理及测量特点,目前已成为供水行业广泛应用的产品。从1989年使用第一台电磁流量计以来,到目前为止,上海市自来水公司使用了上海光华爱而美特公司的电磁流量计总计400余台,直径从DN15~DN3000不等,主要用于水厂原水的贸易计量、加矾计量、反冲洗水量计量、出水泵房单管计量、厂用水计量以及出厂水总管贸易计量。还有区域公司的管网连接边界用于相互馈水的贸易计量。由于水质腐蚀性和磨损性都不强,除了原水选用刮刀式电极和加矾计量选用白金电极外,一般选用橡胶衬里和不锈钢电极即达到测量要求。

5 电磁流f计在线校验方法

电磁流量计出厂时其精确度已经过实验室标定。但一旦使用于现场,由于受环境条件、流体特性以及仪表本身如元器件损坏等原因引起仪表运行故障等情况,对于首次安装投运前或长期使用后的流量计有必要进行一次常规的现场校验。由于电磁流量计的传感器安装在供水管道中,难以拆下送至实验室进行检查,而目前在流量计量范围内,国家和地方对大口径流量计尚未有现场条件下进行在线检验的规程和其它法规文件。为了保证电磁流量计在首次安装、故障修复以及长期使用后的精度和可靠性,而又不影响自来水的日常供应,我公司1995年制订了《电磁流量计检验规程》作为本企业内部计量管理标准的一部分,经过几年的现场检验,摸索经验,不断完善,在1998年我公司进行IS09002质量管理评审中获得通过,并已在市原水及各区域公司各水厂中推广应用。

5.1 校验的主要内容

① 对电磁流量计励磁线圈进行安全绝缘测试,应大于20MΩ。
② 对电磁流量计励磁线圈进行铜电阻测试,应与原出厂值相同(环境温度相同时)。
③ 对电磁流量计传感器电极对地电阻进行测试,若电阻值在2一20kf之间,并伴有充放电现象,两只电极的电阻相近,则认为好的。
④ 对电磁流量计转换器励磁电流进行测试,观察其输出与转换器原电流的值,误差不超过士0. 25mA。
⑤ 对电磁流量计转换器模拟量输出及频率输出进行测试,观察其线性变化情况,并计算其最大线性误差,应不超过士0.5%。
⑥ 对DN 1200mm以上的电磁流量计,应测试推动级NB,电流误差不超过12mA。

5.2 在线测试情况分析

以2001年南市水厂周期检验为例,共检验28台,其中有出厂水计量、加矾计量、原水进水计量等。从传感器一部份测试情况看:编号为71620-418, 63325-956的电磁流量计励磁线圈绝缘电阻分别为3MΩ, 0. 5MΩ,小于20MΩl,经仔细分析检查,原来在开挖过程中,由于施工不当,将励磁电缆绝缘损坏。解决办法是更换损坏的励磁电缆,使传感器恢复正常绝缘值,其余均符合安全性要求;电极对地电阻对称性较好,并伴有冲放电现象;励磁电流其输出与转换器原电流标称值相符,其误差不超过士0. 25mA。

从转换器测试情况看:编号为81141-413,81139-413电磁流量计电流输出最大误差超过0.5%,与生产厂联系,由生产厂家进行维修解决。

通过对电磁流量计在线检验,我们可以及时正确地发现电磁流量计是否存在故障或隐患,为保证电磁流量计的正确计量提供了可靠的依据和保障,有利于今后更好地管理好、使用好电磁流量计。

6 使用过程中存在的难点、故障以及解决办法

电磁流量计具有较高的稳定性,仪表设备本身一般很少发生故障。但是由于环境条件的变化或安装工况条件所限,也发生了一些问题或故障,应该加以解决或避免,主要表现为以下几种情况:

① 没有满足流量计的安装条件,电磁流量计对管道的直管段要求较高,在新建水厂设计时可以尽量满足,而对老水厂改造或加装来说,以上条件就变得几乎苛刻。由此影响了测量稳定性。其解决方法为加装整流管以改善流动特性。

② 被测水的流速过低,由此影响测量的精度。特别是在一些区域边界安装的流量计,由于处于区域公司管网末梢,压差小而造成流速过低。其解决办法是尽量开启边界两边阀门。

③ 管道水中有气,造成测量波动大影响稳定性。其解决办法要设法找到气的来源并加以解决,必要时在管道中加装排气阀。

④ 安装在原水管道中流量计的传感器电极表面被淤泥沉积污染,影响测量。其解决方法为选用刮刀式电极,并定期进行维护清洗。

⑤ 雷击造成电磁流量计的转换器损坏,以致无法测量。其解决办法为在转换器信号输人端、励磁电流输人端和工作电源端分别加装相应的避雷器。

⑥ 电磁流量计人口管道中异物堆积,造成被测水体流动特性突变由此影响测量精度造成较大的误差。其解决方法为及时清除管道中堆积的异物。

7 结束语

总之,电磁流量计所具有的测量精度高、稳定性好和适用范围广的特点,为水厂实现自动化控制和公平贸易计量提供了有力的技术保证,发挥巨大的作用。今后,随着技术、应用和性价比的不断完善提高,电磁流量计必将在供水行业中取得越来越广泛的应用。
电磁流量计的操作

    电磁流量计在使用时首先要确保流体的稳定性,流体在管道中要是满管状态且达到一定的流速;其次是要注意定期清理电极;再次是要远离干扰源。

    1.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。

    因此流量变送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,加液点尽量设在变送器下游。

    2.变送器测量管必须充满液体(非满管型例外)。变送器应安装在任何时候测量导管内都能充满液体的地方,以防止由于测量导管内没有液体而指针不在零位所造成的错觉。

    测量管保持是垂直安装,使被测液体自下而上流经仪表。

    这样,可以避免在导管中有沉淀物或在介质中有气泡而造成测量误差。如不能垂直安装时,也可水平安装,但要使两电极在同一水平面上。

    3.电磁流量计的信号比较弱,在满量程时只有2.5~8mV,流量很小时,输出仅有几微伏,外界略有干扰就能影响测量的精度。

    因此,变送器的外壳、屏蔽线、测量导管、以及变送器两端的管道都要接地。并且要求单独设置接地点,绝对不要连接在电机、电器等的公用地线或上下水管道上。

    转换部分已通过电缆线接地,故匆再行接地。以免因地电位的不同而引入干扰。

 

    电磁流量计是一种具有精度高、重复性好、安装使用方便等优点的速度式仪表。适用于石油、化工、城市燃气、冶金、矿山等行业洁净或基本洁净的管线压力相对于恒定的燃气及单相气体,如天然气、丙烷、丁烷、乙烯、氮气、空气等。

    电磁流量计采用涡轮进行测量。它先将流速转换为涡轮的转速,再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量,其输出信号为频率,易于数字化。感应线圈和永久磁铁一起固定在壳体上。

    当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时,磁路的磁阻发生变化,从而产生感应信号。信号经放大器放大和整形,送到计数器或频率计,显示总的积算流量。同时将脉冲频率经过频率-电压转换以指示瞬时流量。叶轮的转速正比于流量,叶轮的转数正比于流过的总量。

    电磁流量计的输出是频率调制式信号,不仅提高了检测电路的抗干扰性,而且简化了流量检测系统。它的量程比可达10:1,精度在±0.2%以内。惯性小而且尺寸小的电磁流量计的时间常数可达0.01秒。

标签: 电磁流量计
电磁流量计 电磁流量计的操作_电磁流量计 根据美国ARC咨询集团出版的有关“超声波流量计全球展望”的新报道,新一代的超声波流量计已经克服了过去落后的技术,并成为监控流量和控制流量的基准技术。ARC咨询集团的研究室主任Wil Chin先生说,超声波技术将逐渐成为流量测量选择的技术,不仅仅是对传统流量技术的替代。Chin先生估计超声波流量计产品市场将从2003年的大约4亿多美元增长到2008年的6亿多美元,这将和全世界的电磁式流量计的销售额相当。

技术创新促进了增长

技术创新促进了快速增长及新供应商的不断出现。最近出版的《超声波和相关流量计的选型指导》,书中列举了全世界70多家超声波流量计供应商,其中50多家供应商有自己的制造技术。该书的合著者之一David W. Spitzer先生指出:这些供应商的大多数不是基于北美和西欧的传统市场。一些重要的供应商开始在东欧、日本以及其它的亚洲国家,比如韩国、新加坡和中国等建立他们的市场。

有两种基本的超声波流量计技术:多普勒频移技术和时差技术。多普勒法超声波流量计的工作原理是:通过测量在流体中不连贯声音、泡沫、或微粒折射的声波频率偏移来测量流体的流速。当有流量时,随着流量的增加,频率偏移也增加。时差法超声波流量计的工作原理是:通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速。有流速的地方,时间差随着流速的增加而增加(如图1所示)。

时差法超声波流量计有单个或多个信号通道。一个时差法超声波流量计的信号通道越多,它的精度就越高,也就是说它的精度越接近一个电磁式流量计的精度。在石油和气体应用中的密闭输送测量时,多通道时差法超声波流量计已经通过AGA、API、OIML的认证(如图2所示)。

同样,也有便携式和半便携外夹装式时差法流量计以及多普勒法流量计。Chin先生说,最初,外夹装式流量计被看作是测试装置,因为随着时间的流逝,超声波耦合油脂会发生退化。E+H公司的新型超声波流量计,它有一个传感器座,不需要超声波或者声耦合油脂。有关在这个领域的开发,按照Chin先生所说,Caldon公司已经发明了一种创新的耦合油脂,这种油脂不会发生退化(Caldon公司是在美国匹兹堡市的一家高精度时差法超声波使用仪器制造商)。

多普勒法流量计一直被应用于特殊场合,多年以来,它们在可靠性和其它一些问题破坏了它们的声誉。多普勒法流量计,不管是插入式(湿敏传感器),还是外夹装式,主要应用于废水中的淤泥测量、挖泥和采矿中的高浓度泥浆测量。

按照Spitzer先生所说,对于外夹装式流量计,不管是多普勒法式还是多时差法式,一个重要的问题是:他们都不能对体积流量提供一个可跟踪的准确的信息说明。Spitzer说,超声波流量计的性能说明常常是以高参考精度为主。应当注意的是提到的典型精度是速度精度,不是测量的体积流量的精度。一个能测量速度且具有高精度的超声波流量计,可能在测量体积流量时不具有高精度。

外夹装式流量计另外一个重要的问题是管道衬里材料的不同,测量能力也不同。比如,沥青衬里材料在声学上比其它材料,如塑料有更好的性能。

多年来,多通道时差法流量计一直应用于大口径管道中高品质液体和气体的测量及密闭输送。这些装置受通道几何形状的限制,主要应用在大尺寸管道中,传感器的数量也增加了成本。典型的多通道流量计的价格范围在30000~40000美金,或者更高的价格范围。ARC公司的Chin指出,德国Krohne公司是液体流量计的业内领导者,美国国家仪器(NI)公司是气体流量计的业内领导者。

以前,单通道时差法流量计在联轴节结构中相当普遍,但随着时间的推移,性能高而且价格日益降低的电磁式流量计和涡流式流量计,使这些单通道时差法流量计的应用越来越少。

近年来,几家制造厂商开发出了新一代的联轴节流量计,并把该装置分类为多功能多通道流量计。与石油和煤气工业中应用的高精度的多通道流量计相比,这些流量计的通道比较少,但是它有更高的精度。由于联轴节流量计的联轴节结构,它能被校准到一个参考标准进行体积流量测量,因此,相对于外夹装式流量计,它有一个重要的进步。西门子公司(Siemens)设计的流量计产品在临时的定型水流断面上配置了反射目标。德国Krohne公司在他们的流量计产品中配置了三声道设计,美国Controlotron公司也制造这种类型的多功能多通道流量计产品。

多功能多通道流量计正在大量的销售,作为所有容积式流量计类型产品的置换物,包括电磁式流量计以及其它的装置,如:透平流量计。这些产品,比如所有时差法超声波流量计,它们的附加卖点是它们能测量绝缘流体和低传导流体,而电磁式流量计不能测量这样的流体。相对时差法超声波流量计,这些流量计有许多新的重要的应用。比如,Krohne公司声称:他们公司的三声道的多功能多通道流量计的应用范围是:含有固体杂质的液体(最高可达5%)和含有低程度的气泡的液体(最高可达2%)。Krohne公司说,在与涡流式流量计产品二者择一时,他们公司三声道的测量传感器的价格具有竞争力,在整个流程工厂中,这个产品允许单个流量计技术的应用。

与时差法超声波流量计很相似的测量装置是相关流量计。不是所有的相关流量计都是超声波流量计,但至少有一类时差法超声波流量计认为是相关流量计。Spitzer说,相关流量计通过测量管道内不同位置的参数来测量流体的速度。以超声波流量计为例,一副传感器固定在下游,一副传感器固定在上游,并以交叉相关计算来确定流体的速度。其它的相关流量计,比如美国CiDRA公司研制的新型声纳阵列流量计,完全不是基于超声波的流量传感器。

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