滿管電磁流量計(jì)的測(cè)量原理和適用條件與選型要素說明

電磁流量計(jì)的穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)于確保生產(chǎn)的穩(wěn)定安全以及生產(chǎn)效率的提高有很重要的意義，一般情況下，電磁流量計(jì)的測(cè)量都要保證管道內(nèi)的液體介質(zhì)保質(zhì)滿管狀態(tài)，這是由電磁流量計(jì)測(cè)量的特點(diǎn)及內(nèi)部電*的結(jié)構(gòu)決定的。如果不能管，氣相的擾動(dòng)，電*無法浸入介質(zhì)之中，導(dǎo)致測(cè)量巨激跳動(dòng)無法進(jìn)行，即使能測(cè)量出數(shù)據(jù)，因失去準(zhǔn)確性而沒有意義。

本文介紹了滿管電磁流量計(jì)的測(cè)量原理和適用條件，并對(duì)量程范圍、流速與口徑、工作壓力、結(jié)構(gòu)形式、供電方式、襯里材料及安裝要求等選型要素進(jìn)行了說明，為水處理工程中滿管電磁流量計(jì)的選用提供參考。

前言

水處理工程中污水量的測(cè)量方法有很多種，如電磁流量計(jì)、巴歇爾計(jì)量槽，超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等，其中運(yùn)行能耗*低的流量計(jì)之一就是電磁流量計(jì)，且以滿管電磁流量計(jì)應(yīng)用*為廣泛。本文將著重介紹滿管電磁流量計(jì)的特點(diǎn)、選型、安裝及應(yīng)用。

1 滿管電磁流量計(jì)測(cè)量原理

滿管電磁流量計(jì)用于測(cè)量滿流狀態(tài)的管道內(nèi)導(dǎo)電液體的流量，其測(cè)量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律。在被測(cè)管道的管壁上安裝一對(duì)檢測(cè)電*，當(dāng)管道中的導(dǎo)電液體沿管道軸線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體便切割磁力線，產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

傳感器將產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換成信號(hào)，并通過信號(hào)電纜送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將信號(hào)進(jìn)行放大，并通過一系列數(shù)字處理后，*終轉(zhuǎn)換成流量信號(hào)，并以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。

可見流量的測(cè)量值只與導(dǎo)電液體的平均流速有關(guān)，與液體的粘度、溫度等因素?zé)o關(guān)。

2 適用條件

（1）被測(cè)液體的電導(dǎo)率一般不低于5x10-6 S/cm；

（2）管道內(nèi)液體始終保持滿管流狀態(tài)，且滿足流速要求；

（3）被測(cè)液體不能含有較大氣泡；

（4）被測(cè)液體不能具有較高溫度。

3 選型參數(shù)

3.1 量程范圍

量程范圍指流量計(jì)可測(cè)得的*大流量與*小流量的范圍。設(shè)計(jì)時(shí)選擇電磁流量計(jì)的量程上限值可為被測(cè)管道*大流量值的1.3倍。

此外，為了保證測(cè)量精度，正常流量應(yīng)在量程上限值的50%以上。

3.2 流速與口徑

流量測(cè)量范圍上限值的流速應(yīng)在0.5m/s~10m/s范圍內(nèi)選定，下限值的流速應(yīng)為上限值的1%~5%。

污水廠內(nèi)輸送污水或者粘度不高的液體的管道流速一般在1.5~3m/s之間。

易粘附、堆積、結(jié)垢的液體，管道流速一般不低于2m/s，*好3m/s以上。

腐蝕性的液體，管道流速一般要低于2m/s。

電磁流量計(jì)的口徑通常與被測(cè)管道相同，當(dāng)液體流速不滿足上述要求時(shí)，電磁流量計(jì)的口徑可比被測(cè)管道略小或略大，以保證流速滿足要求。

3.3工作壓力

電磁流量計(jì)的使用壓力必須低于其工作壓力，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電磁流量計(jì)的壓力規(guī)格為：

口徑<50mm，工作壓力為1.6MPa；

50mm&le;口徑&le;900mm，工作壓力為1.0MPa；

口徑&ge;1000mm，工作壓力為0.6MPa；

4 選擇結(jié)構(gòu)形式

電磁流量計(jì)按照傳感器是否與轉(zhuǎn)換器連為一體，可分為一體式和分體式兩種結(jié)構(gòu)形式。

4.1 一體式

一體式電磁流量計(jì)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換器與傳感器安裝在一起，現(xiàn)場(chǎng)顯示；除了供電和輸出信號(hào)電纜外，不需要另外連接專用的電纜。

優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)單、敷線方便。

缺點(diǎn)：精度較低、不耐高溫、不宜安裝在地面以下。

4.2 分體式

分體式電磁流量計(jì)的特點(diǎn)是通過專用的信號(hào)電纜將傳感器和轉(zhuǎn)換器連接起來，轉(zhuǎn)換器通常安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方，可以遠(yuǎn)傳顯示。

優(yōu)點(diǎn)：精度較高、耐高溫、適用于環(huán)境條件較差的場(chǎng)所、便于觀察數(shù)據(jù)。

缺點(diǎn)：安裝和敷線要求嚴(yán)格。

4.3 選擇要點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件較好的情況下，通常選用一體式電磁流量計(jì)。

分體式電磁流量計(jì)可用于以下情況：

環(huán)境溫度或流量計(jì)轉(zhuǎn)換器表面受輻射溫度大于60℃；

現(xiàn)場(chǎng)濕度較大或者存在腐蝕性氣體；

安裝在井下或者高空；

管道震動(dòng)較大。

5 選擇供電方式

5.1 供電方式分類

根據(jù)供電電源的不同，電磁流量計(jì)的供電方式有三種。

（1）交流電源（220V AC）

目前應(yīng)用*多，一般工程現(xiàn)場(chǎng)都有220V電源，流量計(jì)接線方便。

（2）直流電源（24V DC）

主要用于現(xiàn)場(chǎng)不允許使用交流電或者從安全方面考慮采用低壓直流電的場(chǎng)所。

（3）電池（3.6V DC）

目前應(yīng)用不是很多，主要用于現(xiàn)場(chǎng)沒有任何電源的場(chǎng)所。

5.2 選擇要點(diǎn)

在選擇電磁流量計(jì)的供電方式時(shí)可以考慮以下幾個(gè)方面：

（1）傳感器與轉(zhuǎn)換器的距離（分體式）

傳感器與轉(zhuǎn)換器連接用的專用屏蔽電纜*大長(zhǎng)度只能做到99米，超過99米信號(hào)會(huì)衰減很厲害，如果這種情況下還采用24V供電就很難測(cè)量了。

因此，在電磁流量計(jì)與控制室距離不遠(yuǎn)的情況下（99米以內(nèi)），可以選擇直流電源（24V DC），這樣可以節(jié)省供電電源，電纜敷設(shè)走橋架時(shí)也不用加隔板。

但是當(dāng)電磁流量計(jì)距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)（100米以上），*好用交流電源（220V AC）。

（2）防爆要求

交流電源（220V AC）供電在現(xiàn)場(chǎng)做到的*大限度是隔爆級(jí)，直流電源（24V DC）可以做到本安級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)對(duì)儀表防爆等級(jí)的要求。

6 選擇襯里材料

電磁流量計(jì)測(cè)量管的襯里材料取決于被測(cè)液體的溫度和化學(xué)性質(zhì)，常用的三種襯里材料見表6.1所示。

表6.1 常用襯里材料及其適用條件　　

7 安裝要求

7.1 直管段長(zhǎng)度

（1）上游直管段長(zhǎng)度：電磁流量計(jì)電*中線上游直管段長(zhǎng)度必須滿足5倍管道直徑的長(zhǎng)度。

（2）下游直管段長(zhǎng)度：電磁流量計(jì)電*中線下游直管道長(zhǎng)度通常為2~3倍管道直徑的長(zhǎng)度。

7.2 傳感器安裝

傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但是測(cè)量固液兩相流體*好垂直安裝，自下而上流動(dòng)，可以避免水平安裝時(shí)襯里下半部的局部磨損嚴(yán)重，低流速時(shí)固相沉淀等缺點(diǎn)。

7.3 轉(zhuǎn)換器安裝

分體式電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室。轉(zhuǎn)換器與傳感器的間距一般不超過100米。

為了避免干擾信號(hào)，信號(hào)電纜必須單獨(dú)穿在接地保護(hù)鋼管內(nèi)，不能把信號(hào)電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。

7.4 接地

傳感器必須單獨(dú)接地，接地電阻100&Omega;以下。

傳感器測(cè)量管的金屬管體與液體應(yīng)同為地電位，接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)小于10&Omega;，所有傳感器與連接管道必須有良好的連線，如果連接管道是非金屬管道或者管道內(nèi)有絕緣涂層，則應(yīng)選用接地法蘭。

7.5 安裝環(huán)境

（1）測(cè)量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì)引起相分離的場(chǎng)所；測(cè)量雙組分液體時(shí)，避免安裝在混合尚未均勻的下游；測(cè)量化學(xué)反應(yīng)時(shí)，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；

（2）盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓；

（3）選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表；

（4）避免附近有大電機(jī)、大變壓器、以免引起電磁場(chǎng)干擾；

（5）宜安裝在易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所；

（6）盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；

（7）轉(zhuǎn)換器安裝的環(huán)境溫度在-10℃~45℃之間；

（8）環(huán)境相對(duì)濕度在10%~90%范圍內(nèi)；

（9）傳感器盡可能避免受陽(yáng)光直照；

（10）盡量避免雨水浸淋或被水浸沒。

8 結(jié)束語(yǔ)

電磁流量計(jì)作為水處理工程中一種常用的流量測(cè)量?jī)x表，其測(cè)量結(jié)果的精確程度與設(shè)計(jì)人員是否正確選型，施工人員是否正確安裝密不可分。只有在選型正確、安裝正確的前提下才能讓電磁流量計(jì)發(fā)揮其作用，滿足工程精確計(jì)量的要求。