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海水流量計


 
海水流量計主要用來測量導電腐蝕流體的體積流量及測量海水流量,可安裝到化工、造紙、食品、紡織、冶金、環保、給排水等各種污水排放現場及水利工程。
適用范圍
海水流量計由傳感器和轉換器兩部分構成。它是基于法拉第電磁感應定律工作的,用來測量電導率大于5μS/cm導電液體的體積流量,是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。
廣泛應用于石油、化工、冶金、輕紡、造紙、環保、食品等工業部門及市政管理,水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。
 
工作原理
 
海水流量計根據法拉第電磁感應原理,在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極,當導電液體沿測量管軸線運動時,導電液體切割磁力線產生感應電勢,此感應電勢由兩個檢測電極檢出,數值大小與流量成正比例,其值為:
E=KBVD
式中:
E-感應電勢;
K-與磁場分布及軸向長度有關的系數;
B-磁感應強度;
V-導電液體平均流速;
D-電極間距;(測量管內直徑)
傳感器將感應電勢E作為流量信號,傳送到轉換器,經放大,變換濾波用一系列的數字處理后,用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA輸出,報警輸出及頻率輸出,并設有RS-485等通訊接口,并支持HART和MODBUS協議。
 
儀表特點
 
■全數字量處理,抗干擾能力強,測量可靠,精度高、流量測量范圍可達150:1;
■超低EMI開關電源,適用電源電壓變化范圍大,抗EMI性能好;
■采用16位嵌入式微處理器,運算速度快,精度高,可編程頻率低頻矩形波勵磁,提高了流量測量的
穩定性,功耗低;
■采用SMD器件和表面貼裝(SMT)技術,電路可靠性高;
■管道內無可動部件,無阻流部件,測量中幾乎沒有附加壓力損失;
■在現場可根據用戶實際需要在線修改量程;
■測量結果與流速分布,流體壓力,溫度、密度、粘度等物理參數無關;
■高清晰度背光LCD顯示,全中文菜單操作,使用方便,操作簡單,易學易懂;
■具有RS485、RS232、Hart和Modbus等數字通訊信號輸出;(選配)
■具有自檢與自診斷功能;
■小時總量計錄功能,以小時為單位記錄流量總量,適用于分時計量制(選配);
■內部具有三個積算器可分別顯示正向累積量反向累積量及差值積算量,內部設有不掉電時鐘,可記
錄16次掉電時間。(選配);
■紅外手持操作器,115KHZ通訊速率,遠距離非接觸操作轉換器所有功能(選配)。



電磁流量計的結構主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等
磁路系統:其作用是產生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用磁鐵來實現,其優點是結構比較簡單,受交流磁場的干擾較小,但它易使通過測量導管內的電解質液體極化,使正電極被負離子包圍,負電極被正離子包圍,即電極的極化現象,并導致兩電極之間內阻增大,因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時,磁鐵相應也很大,笨重且不經濟,所以電磁流量計一般采用交變磁場,且是50HZ工頻電源激勵產生的。
測量導管:其作用是讓被測導電性液體通過。為了使磁力線通過測量導管時磁通量被分流或短路,測量導管采用不導磁、低導電率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成,可選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。
電極:其作用是引出和被測量成正比的感應電勢信號。電極一般用非導磁的不銹鋼制成,且被要求與襯里齊平,以便流體通過時不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度。
外殼:應用鐵磁材料制成,是分配制度勵磁線圈的外罩,并隔離外磁場的干擾。
襯里:在測量導管的內側及法蘭密封面上,有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體,其作用是增加測量導管的耐腐蝕性,防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
轉換器:由液體流動產生的感應電勢信號十分微弱,受各種干擾因素的影響很大,轉換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉換成統一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務是把電極檢測到的感應電勢信號Ex經放大轉換成統一的標準直流信號。
特點
1、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響;
2、測量管內無阻礙流動部件,無壓損,直管段要求較低。對漿液測量有獨特的適應性;
3、合理選擇傳感器襯里和電極材料,即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性;
4、轉換器采用新穎勵磁方式,功耗低、零點穩定。流量范圍度可達150:1;
5、轉換器可與傳感器組成一體型或分離型;
6、轉換器采用16位高性能微處理器,2x16LCD顯示,參數設定方便,編程可靠;
7、流量計為雙向測量系統,內裝三個積算器:正向總量、反向總量及差值總量;可顯示正、反流量,并具有多種輸出:電流、脈沖、數字通訊、HART;
8、轉換器采用表面安裝技術(SMT),具有自檢和自診斷功能;
9、測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響,傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系,因此測量精度高。
10、測量管道內無阻流件,因此沒有附加的壓力損失;測量管道內無可動部件,因此傳感器壽命長。
11、由于感應電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的,是管道載面上的平均值,因此傳感器所需的直管段較短,長度為5倍的管道直徑。
12、轉換器采用國際新先進的單片機(MCU)和表面貼裝技術(SMT),性能可靠,精度高,功耗低,零點穩定,參數設定方便。點擊中文顯示LCD,顯示累積流量,瞬時流量、流速、流量百分比等。
13、雙向測量系統,可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產工藝和材料,確保產品的性能在長時候內保持穩定。
分類
按照外加磁場類型的不同,電磁流量計主要有直流式和感應式兩種。直流式電磁流旱計的外加恒下磁場B垂直于管軸,C、D處裝有兩個電極,用來測量流體橫越磁場時所感生的電動勢U。流量Q可用下式求出:
式中A為管道橫截面積;d為管道直徑;k為修正系數,用來修正導出公式時未計及的因素(如流量計管道內的流速事實上并不均勻)的影響。在常的流量計中,k約為0.8,但對于特定尺寸、用于特定工況的電磁流量計,則要用容積法(一定時間內流過的容積)標定k值。磁場可由磁鐵產生,磁鐵材料一般是鋁-鎳-鈷合金。流量大時,因管徑較大,故采用無鐵芯激磁繞組,通以它常直流電流來產生一個近似均勻的磁場。
感應式電磁流量計 在被測流體溫度過高或對電極有強烈腐蝕作用等情況下,可采用感應式電磁流量計。A、B為匝數相等的兩個交流激磁繞組(圖中畫的是截面),繞組之間是串聯的,但各自的電流方向相反。當流體靜止時,通過感應線圈C的合成磁通為零,故線圈中沒有感生的交變電動勢。流體流動時感應線圈中就產生交變電動勢,其大小與流速成正比?;谶@一原理,還有很多改型方案。例如用一個激磁繞組,而在它的對稱的兩側各安置一方向相反的感應線圈并串聯起來流體流動時,磁力線向流動方向移動,使兩邊感應線圈中的大吃一驚生電動勢不為零,由此可間接表示出流量的大小。
電磁流量計的管道內沒有其他部件,所以除用于測量導電流體的流量外,還可用于測量各種粘度的不導電液體(其中加入易電離物質)的流量。在核能工業中經常使用電磁流量計。
電磁流量計就顯示方式分為:分體型電磁流量計,一體型電磁流量計。系列公稱通徑DN15~DN3000。
分體型電磁流量計是一種根據法拉第電磁感應定律來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表,采用單片機嵌入式技術,實現數字勵磁,同時在電磁流量計上采用CAN現場總線。
分體型電磁流量計在滿足現場顯示的同時,還可以輸出4~20mA電流信號供記錄、調節和控制用,現已廣泛地應用于化工、環保、冶金、醫藥、造紙、給排水等工業技術和管理部門。
分體型電磁流量計除可測量一般導電液體的流量外,還可測量液固兩相流,高粘度液流及鹽類、強酸、強堿液體的體積流量。
一體型電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制定,用來測量導電流體的體積流量。由于獨特的特點已廣泛地應用于工業上各種導電液體的測量。主要用于化工、造紙、食品、紡織、冶金、環保、給排水等行業,與計算機配套可實現系統控制。
1.電磁流量計沒有可動部件,也沒有阻流件,不會引起壓力損失,同時也不會引起磨損,阻塞等問題。
2.電磁流量計是一體積流量測量儀表,在測量過程中不受被測介質的溫度、粘度、密度以及導電率(在一定范圍內)的影響。
3.電磁流量計的量程范圍寬,可達1:100。此外,電磁流量計只與被測介質的平均流速成正比,而與軸對稱的流動狀態(層流或紊流)無關。
4.電磁流量計無機械慣性,反應靈敏,可以測量瞬時脈動流量,而且線性好,因此可以將測量信號直接用轉換器線性的轉換成標準信號輸出。LD-T型可就地指示,LD型可遠距離傳送。
選購
口徑與量程的選擇
變送器口徑通常選用與管道系統和同的口徑。如果份道系統有待設計,則可根據流母范圍和流速來選擇口徑。對于電磁流量計來說,流速以2-4m/s較為適宜。在特殊情況下. 如液體中帶有固體顆粒,考慮到磨損的情況,可選常用流速≤3m/s,對于易附管壁的流體,可選用流速≤2m/s,流速確定以后,來確定變送器口徑。
變送器的量程可以根據兩條原則來選擇:一是儀表滿量程大于預計的大流值,二是正常流址大于儀表滿量程的50%,以保證一定的測量精度。
襯里選擇
電磁流量計內襯材料正確選用方法
應根據被測介質的腐蝕性,磨損性和溫度來選擇內襯材料:
一、天然橡膠(軟橡膠)
1、較好的彈性,耐磨性和扯斷力
2、耐一般的弱酸、弱堿的腐蝕
3、 測水、污水
二、耐酸橡膠(硬橡膠)
可耐常溫下的鹽酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀的腐蝕,但不耐強氧化劑的腐蝕
測一般的酸、堿、鹽溶液
三、氯丁橡膠(Neoprene)
1、好的彈性,高度的扯斷力,耐磨性能好
2、耐一般低濃度的酸堿、鹽溶液的腐蝕,但不耐氧化性介質的腐
<80℃;
測水、污水、泥漿和礦漿
四、聚胺脂橡膠(Polyurethane)
1、好的耐磨性能
2、耐酸、堿性能差
<40℃
測中性強磨損的煤漿、泥漿和礦漿
五、聚四氟乙烯(PTFE)
1、耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸、王水、濃堿和各種有機溶劑
2、耐磨性能好,粘接性能差
-80~+180℃;
測濃度、濃堿強腐蝕性溶液及衛生類介質
應用現場選型
1.了解工藝參數
(1)了解被測液體名稱(由用戶提供)
(2)了解被測液體的大流量、常用流量、小流量(由用戶提供)
(3)了解工藝管徑(由用戶提供)
(4)了解介質溫度(由用戶提供)
(5)了解介質壓力(由用戶提供)
(6)了解被測流體的電導率(由用戶提供)
(7)了解是否有負壓情況存在(由用戶提供)
2.初步選型
(1) 根據了解到的被測介質的名稱和性質,確定是否采用電磁流量計(由業務員確定)
注意:電磁流量計只能測量導電液體流量,而氣體、油類和絕大多數有機物液體不在一般導電液體之例
(2)根據了解到的被介質性質,確定電極材料
注意;公司一般提供不銹鋼、哈氏、鈦和鉭等四種電極,選用哪種電極應根據介質性質查相關資料手冊
(2)根據了解到的介質溫度確定采用橡膠還是四氟內襯(由營銷員確定)
注意:橡膠耐溫不得超過80C;
四氟耐溫150C,瞬間可耐180C;
城市污水一般可采用橡膠內襯和不銹鋼電極
(3)根據了解到的介質壓力,選擇表體法蘭規格(由營銷員確定)
注意:電磁法蘭規格通常為當口徑由DN10-250時,法蘭額定壓力≤1.6Mpa;
當口徑由DN250-1000時,法蘭額定壓力≤1.0Mpa;
當介質實際壓力高于上述管徑-壓力對應范圍時,為特殊訂貨,但高壓力不得超過6.4Mpa
(4)確定介質的電導率
注意:(1)電磁流量計的電導率不得低于5uS/cm
(2)自來水的電導率約為幾十到上百個uS/cm,一般鍋爐軟水(去離子水)導電,純水(高度蒸餾水)不導電
(3)氣體、油和絕大多數有機物液體的電導率遠低于5uS/cm,不導電。
3.了解用戶要求
(1)了解是組合式就地顯示還是分體式遠傳顯示(由用戶提供)
注意:當為分體遠傳顯示時請了解大距離,分離大距離為100米
(2)了解是否需要其它附加功能(由用戶提供)
注意:1、電磁流量計本身帶有上下限流量報警、頻率和電流輸出功能,無須另外特殊訂貨
2、電磁流量計外殼密封防護等級有IP65和IP68兩種,當選擇潛水型IP68時屬于特殊訂貨
3、當電磁流量計要和計算機連接時,需增加RS-485通訊口,屬于特殊訂貨
4.選型:通過上述步驟后,可后確定電磁流量計型號規格。
使用方法
電磁流量計有兩個運行狀態:自動測量狀態和參數設置狀態。
儀表通電時,自動進入測量狀態。在自動測量狀態下,電磁流量計自動完成各測量功能并顯示相應的測量數據。在參數設置狀態下,用戶使用四個面板鍵,完成儀表參數設置。
1、按鍵功能
1.1自動測量狀態下鍵功能
下鍵:循環選擇屏幕下行顯示內容;
上鍵:循環選擇屏幕上行顯示內容;
復合鍵+確認鍵:進入參數設置狀態;
確認鍵:返回自動測量狀態;
測量狀態下,LCD顯示器對比度的調節:小液晶是通過“復合鍵+上鍵”或“復合鍵+下鍵”按數秒鐘;大液晶是通過調節大液晶背面的電位器來實現。
1.2參數設置狀態下鍵功能
下鍵:光標處數字減1;
上鍵:光標處數字加1;
復合鍵+下鍵:光標左移;
復合鍵+上鍵:光標右移;
確認鍵:進入/退出子菜單;
確認鍵:在任意狀態下,連續按下兩秒鐘,返回自動測量狀態。
注:1.使用“復合鍵”時,應先按下復合鍵再同時按住上“上鍵”或“下鍵”
2.在參數設置狀態下,3分鐘內沒有按鍵操作,儀表自動返回測量狀態。
3.流量零點修正的流向選擇,可將光標移至左面的“+”或“—”用“上鍵”或“下鍵”切換使之與實際流向相反。
4.流量的單位選擇,可將光標移至“流量量程設置”菜單的原顯示的流量單位下,然后用“上鍵”或“下鍵”切換使之符合需要。
2、參數設置功能鍵操作
要進行電磁流量計參數設定或修改,使流量計從測量狀態進入參數設置狀態。在測量狀態下,按“復合鍵+確認鍵”出現狀態轉換密碼(0000),根據保密級別,按廠家提供的密碼對應修改。再按“復合鍵+確認鍵”后,則進入需要的參數設置狀態。
智能型電磁流量計傳感器在工藝管道上的安裝
1.智能型電磁流量計測堵管在任何時刻完全注滿介質,不能在不滿管或空管的情況下正常工作。在介質不滿管時,可采用抬高流量計后端出水管高度的方法使介質滿管,避免不滿管及氣體附著在電極上。
2.管道內有真空會損壞流量計的內襯,需特別注意。
3.流動的正方向應與流量計上箭頭所指的正方向一致。
4.智能型電磁流量計即可在直管道上安裝,也可以在水平或傾斜管道上安裝,但要求二電極的中心連線處于水平狀態。
5.對于液、固兩相流體,好采用垂直安裝,使被測介質自上而下流動,可使流量計襯里磨損均勻,延長使用壽命。
6.流量計在管道法蘭附近確保有足夠的空間,以便安裝和維護。
7.若測量管道有振動,在流量計的兩側應有固定的支座。
8.測量介質為重污染液體的,在旁路管道安裝流量計本體,不中斷工藝運行,即可排空與清流。
9.安裝聚四氟乙烯內襯的流量計時,連接法蘭的螺栓應注意均勻擰緊,否則容易壓壞聚四氟乙烯內襯,好用力矩扳手。
 


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