電磁流量計(jì)

結(jié)構(gòu)

電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成

磁路系統(tǒng)：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用磁鐵來實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導(dǎo)致兩電極之間內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟(jì)，所以電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng)，且是50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生的。

測(cè)量導(dǎo)管：其作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過。為了使磁力線通過測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路，測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。

電極：其作用是引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時(shí)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(cè)量精度。

外殼：應(yīng)用鐵磁材料制成，是分配制度勵(lì)磁線圈的外罩，并隔離外磁場(chǎng)的干擾。

襯里：在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)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(cè)液體，其作用是增加測(cè)量導(dǎo)管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量導(dǎo)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(zhuǎn)換器：由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。其任務(wù)是把電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)。

特點(diǎn)

1、測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響;

2、測(cè)量管內(nèi)*流動(dòng)部件，無壓損，直管段要求較低。對(duì)漿液測(cè)量有*的適應(yīng)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(zhuǎn)換器采用新穎勵(lì)磁方式，功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高。流量范圍度可達(dá)150：1;

5、轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型;

6、轉(zhuǎn)換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數(shù)設(shè)定方便，編程可靠;

7、流量計(jì)為雙向測(cè)量系統(tǒng)，內(nèi)裝三個(gè)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(shù)字通訊、HART;

8、轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)(SMT)，具有自檢和自診斷功能;

9、測(cè)量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系，因此測(cè)量精度高。

10、測(cè)量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失;測(cè)量管道內(nèi)無可動(dòng)部件，因此傳感器壽命極長。

11、由于感應(yīng)電壓信號(hào)是在整個(gè)充滿磁場(chǎng)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(zhuǎn)換器采用國際新的*的單片機(jī)(MCU)和表面貼裝技術(shù)(SMT)，性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便。點(diǎn)擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時(shí)流量、流速、流量百分比等。

13、雙向測(cè)量系統(tǒng)，可測(cè)正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料，確保產(chǎn)品的性能在長時(shí)候內(nèi)保持穩(wěn)定。

分類

按照外加磁場(chǎng)類型的不同，電磁流量計(jì)主要有直流式和感應(yīng)式兩種。直流式電磁流旱計(jì)(圖2)的外加恒下磁場(chǎng)B垂直于管軸，C、D處裝有兩個(gè)電極，用來測(cè)量流體橫越磁場(chǎng)時(shí)所感生的電動(dòng)勢(shì)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(shù)，用來修正導(dǎo)出公式時(shí)未計(jì)及的因素(如流量計(jì)管道內(nèi)的流速事實(shí)上并不均勻)的影響。在常的流量計(jì)中，k約為0.8，但對(duì)于特定尺寸、用于特定工況的電磁流量計(jì)，則要用容積法(一定時(shí)間內(nèi)流過的容積)標(biāo)定k值。磁場(chǎng)可由磁鐵產(chǎn)生，磁鐵材料一般是鋁-鎳-鈷合金。流量大時(shí)，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(chǎn)生一個(gè)近似均勻的磁場(chǎng)。

感應(yīng)式電磁流量計(jì) 在被測(cè)流體溫度過高或?qū)﹄姌O有強(qiáng)烈腐蝕作用等情況下，可采用感應(yīng)式電磁流量計(jì)(圖2)。A、B為匝數(shù)相等的兩個(gè)交流激磁繞組(圖中畫的是截面)，繞組之間是串聯(lián)的，但各自的電流方向相反。當(dāng)流體靜止時(shí)，通過感應(yīng)線圈C的合成磁通為零，故線圈中沒有感生的交變電動(dòng)勢(shì)。流體流動(dòng)時(shí)感應(yīng)線圈中就產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)，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(gè)激磁繞組，而在它的對(duì)稱的兩側(cè)各安置一方向相反的感應(yīng)線圈并串聯(lián)起來(圖3)流體流動(dòng)時(shí)，磁力線向流動(dòng)方向移動(dòng)，使兩邊感應(yīng)線圈中的大吃一驚生電動(dòng)勢(shì)不為零，由此可間接表示出流量的大小。

電磁流量計(jì)的管道內(nèi)沒有其他部件，所以除用于測(cè)量導(dǎo)電流體的流量外，還可用于測(cè)量各種粘度的不導(dǎo)電液體(其中加入易電離物質(zhì))的流量。在核能工業(yè)中經(jīng)常使用電磁流量計(jì)。

電磁流量計(jì)的顯示方式分為：分體型電磁流量計(jì)，一體型電磁流量計(jì)。系列公稱通徑DN15～DN3000。

分體型電磁流量計(jì)是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測(cè)量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵(lì)磁，同時(shí)在電磁流量計(jì)上采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線，屬國內(nèi)，技術(shù)達(dá)到國內(nèi)水平。

分體型電磁流量計(jì)在滿足現(xiàn)場(chǎng)顯示的同時(shí)，還可以輸出4～20mA電流信號(hào)供記錄、調(diào)節(jié)和控制用，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于化工、環(huán)保、冶金、醫(yī)藥、造紙、給排水等工業(yè)技術(shù)和管理部門。

分體型電磁流量計(jì)除可測(cè)量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可測(cè)量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿液體的體積流量。

一體型電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制定，用來測(cè)量導(dǎo)電流體的體積流量。由于*的特點(diǎn)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)上各種導(dǎo)電液體的測(cè)量。主要用于化工、造紙、食品、紡織、冶金、環(huán)保、給排水等行業(yè)，與計(jì)算機(jī)配套可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。

1.電磁流量計(jì)沒有可動(dòng)部件，也沒有阻流件，不會(huì)引起壓力損失，同時(shí)也不會(huì)引起磨損，阻塞等問題。

2.電磁流量計(jì)是一體積流量測(cè)量儀表，在測(cè)量過程中不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及導(dǎo)電率(在一定范圍內(nèi))的影響。

3.電磁流量計(jì)的量程范圍寬，可達(dá)1：100。此外，電磁流量計(jì)只與被測(cè)介質(zhì)的平均流速成正比，而與軸對(duì)稱的流動(dòng)狀態(tài)(層流或紊流)無關(guān)。

4.電磁流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，而且線性好，因此可以將測(cè)量信號(hào)直接用轉(zhuǎn)換器線性的轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。LD-T型可就地指示，LD型可遠(yuǎn)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(tǒng)相同的口徑。如果份道系統(tǒng)有待設(shè)計(jì)，則可根據(jù)流母范圍和流速來選擇口徑。對(duì)于電磁流量計(jì)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(duì)于易附管壁的流體，可選用流速≤2m/s,流速確定以后，可根據(jù)

來確定變送器口徑。

變送器的量程可以根據(jù)兩條原則來選擇:一是儀表滿量程大于預(yù)計(jì)的至大流量值，二是正常流值大于儀表滿量程的50%，以保證一定的測(cè)量精度。

襯里選擇

電磁流量計(jì)內(nèi)襯材料正確選用方法

應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性，磨損性和溫度來選擇內(nèi)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(cè)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(qiáng)氧化劑的腐蝕測(cè)一般的酸、堿、鹽溶液

三、氯丁橡膠(Neoprene)

1、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(zhì)的腐

<80℃;

測(cè)水、污水、泥漿和礦漿

四、聚胺脂橡膠(Polyurethane)

1、的耐磨性能

2、耐酸、堿性能差

<40℃

測(cè)中性強(qiáng)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(jī)溶劑

2、耐磨性能好，粘接性能差

-80～+180℃;

測(cè)濃度、濃堿強(qiáng)腐蝕性溶液及衛(wèi)生類介質(zhì)

應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)選型

1.了解工藝參數(shù)

(1)了解被測(cè)液體名稱(由用戶提供)

(2)了解被測(cè)液體的至大流量、常用流量、至小流量(由用戶提供)

(3)了解工藝管徑(由用戶提供)

(4)了解介質(zhì)溫度(由用戶提供)

(5)了解介質(zhì)壓力(由用戶提供)

(6)了解被測(cè)流體的電導(dǎo)率(由用戶提供)

(7)了解是否有負(fù)壓情況存在(由用戶提供)

2.初步選型

(1) 根據(jù)了解到的被測(cè)介質(zhì)的名稱和性質(zhì)，確定是否采用電磁流量計(jì)(由業(yè)務(wù)員確定)

注意：電磁流量計(jì)只能測(cè)量導(dǎo)電液體流量，而氣體、油類和絕大多數(shù)有機(jī)物液體不在一般導(dǎo)電液體之例

(2)根據(jù)了解到的被介質(zhì)性質(zhì)，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(yīng)根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)查相關(guān)資料手冊(cè)

(3)根據(jù)了解到的介質(zhì)溫度確定采用橡膠還是四氟內(nèi)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(nèi)襯和不銹鋼電極

(4)根據(jù)了解到的介質(zhì)壓力，選擇表體法蘭規(guī)格(由營銷員確定)

注意：

電磁法蘭規(guī)格通常為當(dāng)口徑由DN10-250時(shí)，法蘭額定壓力≤1.6Mpa;

當(dāng)口徑由DN250-1000時(shí)，法蘭額定壓力≤1.0Mpa;

當(dāng)介質(zhì)實(shí)際壓力高于上述管徑-壓力對(duì)應(yīng)范圍時(shí)，為特殊訂貨，但*高壓力不得超過6.4Mpa

(5)確定介質(zhì)的電導(dǎo)率

注意：

(1)電磁流量計(jì)的電導(dǎo)率不得低于5uS/cm

(2)自來水的電導(dǎo)率約為幾十到上百個(gè)uS/cm，一般鍋爐軟水(去離子水)導(dǎo)電，純水(高度蒸餾水)不導(dǎo)電

(3)氣體、油和絕大多數(shù)有機(jī)物液體的電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于5uS/cm，不導(dǎo)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(yuǎn)傳顯示(由用戶提供)

注意：當(dāng)為分體遠(yuǎn)傳顯示時(shí)請(qǐng)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(jì)本身帶有上下限流量報(bào)警、頻率和電流輸出功能，無須另外特殊訂貨

2、電磁流量計(jì)外殼密封防護(hù)等級(jí)有IP65和IP68兩種，當(dāng)選擇潛水型IP68時(shí)屬于特殊訂貨

3、當(dāng)電磁流量計(jì)要和計(jì)算機(jī)連接時(shí)，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(jì)型號(hào)規(guī)格。

使用方法

電磁流量計(jì)有兩個(gè)運(yùn)行狀態(tài)：自動(dòng)測(cè)量狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。

儀表通電時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。在自動(dòng)測(cè)量狀態(tài)下，電磁流量計(jì)自動(dòng)完成各測(cè)量功能并顯示相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)。在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下，用戶使用四個(gè)面板鍵，完成儀表參數(shù)設(shè)置。

1、按鍵功能

1.1自動(dòng)測(cè)量狀態(tài)下鍵功能

下鍵：循環(huán)選擇屏幕下行顯示內(nèi)容;

上鍵：循環(huán)選擇屏幕上行顯示內(nèi)容;

復(fù)合鍵+確認(rèn)鍵：進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài);

確認(rèn)鍵：返回自動(dòng)測(cè)量狀態(tài);

測(cè)量狀態(tài)下，LCD顯示器對(duì)比度的調(diào)節(jié)：小液晶是通過“復(fù)合鍵+上鍵”或“復(fù)合鍵+下鍵”按數(shù)秒鐘;大液晶是通過調(diào)節(jié)大液晶背面的電位器來實(shí)現(xiàn)。

1.2參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下鍵功能

下鍵：光標(biāo)處數(shù)字減1;

上鍵：光標(biāo)處數(shù)字加1;

復(fù)合鍵+下鍵：光標(biāo)左移;

復(fù)合鍵+上鍵：光標(biāo)右移;

確認(rèn)鍵：進(jìn)入/退出子菜單;

確認(rèn)鍵：在任意狀態(tài)下，連續(xù)按下兩秒鐘，返回自動(dòng)測(cè)量狀態(tài)。

注：

1.使用“復(fù)合鍵”時(shí)，應(yīng)先按下復(fù)合鍵再同時(shí)按住上“上鍵”或“下鍵”

2.在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下，3分鐘內(nèi)沒有按鍵操作，儀表自動(dòng)返回測(cè)量狀態(tài)。

3.流量零點(diǎn)修正的流向選擇，可將光標(biāo)移至*左面的“+”或“—”用“上鍵”或“下鍵”切換使之與實(shí)際流向相反。

4.流量的單位選擇，可將光標(biāo)移至“流量量程設(shè)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(shù)設(shè)置功能鍵操作

要進(jìn)行電磁流量計(jì)參數(shù)設(shè)定或修改，必須使流量計(jì)從測(cè)量狀態(tài)進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。在測(cè)量狀態(tài)下，按“復(fù)合鍵+確認(rèn)鍵”出現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換密碼(0000)，根據(jù)保密級(jí)別，按廠家提供的密碼對(duì)應(yīng)修改。再按“復(fù)合鍵+確認(rèn)鍵”后，則進(jìn)入需要的參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。

智能型電磁流量計(jì)傳感器在工藝管道上的安裝

1.智能型電磁流量計(jì)測(cè)堵管在任何時(shí)刻必須*注滿介質(zhì)，不能在不滿管或空管的情況下正常工作。在介質(zhì)不滿管時(shí)，可采用抬高流量計(jì)后端出水管高度的方法使介質(zhì)滿管，避免不滿管及氣體附著在電極上。

2.管道內(nèi)有真空會(huì)損壞流量計(jì)的內(nèi)襯，需特別注意。

3.流動(dòng)的正方向應(yīng)與流量計(jì)上箭頭所指的正方向一致。

4.智能型電磁流量計(jì)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(tài)。

5.對(duì)于液、固兩相流體，比較好的是采用垂直安裝，使被測(cè)介質(zhì)自上而下流動(dòng)，可使流量計(jì)襯里磨損均勻，延長使用壽命。

6.流量計(jì)在管道法蘭附近確保有足夠的空間，以便安裝和維護(hù)。

7.若測(cè)量管道有振動(dòng)，在流量計(jì)的兩側(cè)應(yīng)有固定的支座。

8.測(cè)量介質(zhì)為重污染液體的，在旁路管道安裝流量計(jì)本體，不中斷工藝運(yùn)行，即可排空與清流。

9.安裝聚四氟乙烯內(nèi)襯的流量計(jì)時(shí)，連接法蘭的螺栓應(yīng)注意均勻擰緊，否則容易壓壞聚四氟乙烯內(nèi)襯，比較好的是用力矩扳手。