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电磁流量计的安装以及在工应用中常见的问题

时间:2021-05-17

电磁式流量计是一种根据法拉第电磁感应定律对管道中导电介质体积流量进行测量的感应仪器,在测量流量时,导电性液体以速度V流过垂直于流量方向的磁场,导电性液体的流动感应出与平均流速成正比的电压,其感应电压信号通过与液体直接接触的感应电极检测到,并通过电缆输送到转换器进行智能处理,实现流体瞬时流量、累积流量的显示和流量数据与控制系统之间的通信。在测量管道中没有活动和阻流部件,所以压力损失很小,可靠性很高。
一是测量原理。
根据法拉第电磁感应定律,当一个导体在磁场中移动并切割磁力线时,导体的两端会产生感应电势e,方向由右手定则决定。它的大小与磁场的磁感应强度b、导体在磁场中的长度l与导体的运动速度u成正比。如果b、l、u相互垂直,则:
e=Blu(1)
类似地,在磁感应强度为B的均匀磁场中,垂直于磁场方向放置一条内径为D的非磁性管道,当导电液体以流速u流动时,磁性线就会被切断。
如果在管道截面垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图1),可以证明,只要管道中的流速分布为轴对称分布,两个电极之间就会产生感应电动势:
e=BDú(2)
在公式中,它是管道截面上的平均流速。因此,管道的体积流量如下:
2018年8月18日103348.jpg
从上式可以看出,体积流量Q与感应电动势e和测量管内径D成线性关系,与磁场的感应强度B成反比,与其他物理参数无关。
二是安装电磁流量计。
电磁式流量计的正确安装对于电磁式流量计的正常运行至关重要,也大大降低了以后的维修工作量;电磁式流量计的安装应注意以下问题:
(1)安装地点。在测量混合相流体时,应选择不会造成相分离的地方;避免安装在电机、变压器等强电设备附近,以免造成电磁场干扰;选择不会造成负压的地方;避免安装在周围有强腐蚀性气体的地方;环境温度一般温度一般应在-25~60℃范围内,尽量避免阳光直射;安装在无振动或振动小的地方。振动过大时,应在传感器前后的管道上加固定支撑;避免安装在雨水直接淋湿或水浸湿的地方。
(2)直管段长度。电磁式流量计对表前直管段长度的要求较低。一般而言,对90°弯头、T型三通、异径管、全开阀等流动阻力部件,离传感器电极轴中心线(非传感器进口端面)应有3~5D直管段长度;对不同开度的阀门,应有10D直管段长度;传感器后面通常应有2D直管段长度。如果阀门不能完全打开,如果将阀门截流方向与传感器电极轴成45°安装,则可大大降低附加误差。
(3)安装位置和流动方向。电磁流量计可以水平、垂直或倾斜安装。水平安装时,电磁流量计的电极轴必须水平放置。这样可以防止流体夹带的气泡产生的电极短时间绝缘;也可以防止电极被流体中的沉积物覆盖。不要把电磁流量计安装在高点,以免气体积聚,安装在管道系统的**高处。安装位置不好,要避免。垂直安装时,流动方向应朝上,这样可以使无流量或流量小时,流体中夹带的重固体颗粒下沉,轻脂肪物质上升离开传感器电极区。测量泥浆、矿浆等液固二相流时,垂直安装可避免固相沉淀和电磁流量计内衬不均匀磨损。传感器安装位置应有一定的背压,电磁流量计出口直排空,容易造成测量管内液体不满管。为了不好的安装位置,应避免在泵前后安装负压。
(4)安装旁路管。为便于液流静止时检查和调整零点,中小管径应尽量安装旁路管。含沉淀物流体的测量,应考虑电磁流量计的安装方法,以方便清洗。
即使在生产中也可以切割、维护和处理。
(5)接地。
由于电磁流量计的工作原理和特点,接地屏蔽外部电磁干扰尤为重要;同时,为了防止测量准确性和电极发生电流腐蚀,电磁流量计必须单独接地,传感器和流体处于相同的电位。分离式电磁流量计原则上接地应在流量计侧,转换器接地应在同一接地点。在大多数情况下,流量计的内置参考电极或金属管可以保证所允许的电位平衡。因此,可以通过内置参考电极和金属管将管道中的流体接地,将流量计的接地片与接地线连接。如果传感器安装在带阴极腐蚀保护管上,除了流量计和接地环一起接地外,还可以用粗铜线绕过流量计跨接管道的两个法兰,使阴极保护电流与流量计之间隔离。对于金属非接地管,应用粗铜线连接,保证法兰与法兰与法兰连接。对于非导电塑料管或衬里管,如果没有参考电流,则需要将流量计与流量计连接。
三是煤化工生产中电磁流量计常见问题。
电磁式流量计作为目前工业上广泛使用的流量计,根据其故障和成因分为五类,下面就电磁式流量计这些常见故障的成因、检测判断方法和故障处理方法进行简要阐述。
3.1液体中含有气泡和非满管。
液体中含有气泡的场景导致测量不准确或测量值波动(输出波动)。液体中泡沫气体的形成有两种方式:从外部吸入和液体中溶解气体(空气)转化为游离气泡。如果液体中含有较大的气泡,可以在擦拭电极时覆盖整个电极,使流量信号输入电路瞬间开启,导致输出信号波动。非满管现象可视为液体中含有气泡的情况。液体未满管可分为液位高于测量电极水平面。
或者低于水平面。当管道中的液位高于电极水平面时,如果管道系统的前后直管段比较理想,电磁流量计的测量大多是稳定的,但是流量计测量的液位包含管道中的气位,所以测量误差很大。当管道中的液位低于电极表面时,此时电极暴露在空气中,测量电路实际上处于开路状态。电磁式流量计的测量值和输出处于随机状态,不断波动或满度。这也是非工作状态,即管道没有液体介质时,电磁式流量计指示随机值,工艺人员有时会认为流量计有故障。
简单的判别方法是在波动时切断磁场的励磁回路电流。如果仪器此时仍然显示且不稳定,这表明大多是由气泡或非充满管的影响造成的。如果用万用表测量电极电阻,可以测量电极的电路电阻高于正常时间;造成这种现象的大部分原因是安装。电磁流量计的安装是否合适直接影响测量效果。同时,如果被测介质中含有空气,如果判断是由安装位置造成的。如果电磁流量计因管道高度而滞留气体或外部吸入空气而导致流量计波动,更换安装位置是**彻底的解决方案,在管道**低点或U型管道安装。但是很多应用是直径大或者安装位置不容易改变。建议在流量计上游安装集气包和排气阀。安装排气阀后,测量将恢复正常。在流量计安装时,尽量避免在管道**低点或U型管道安装。但很多应用情况是直径大或安装位置不易改变。建议在流量计在流量计上游安装集气包和排气阀。安装底排气装排气装排气装后,尽量计安装时,应尽量恢复正常。
3.2电极腐蚀
排除气泡因素后,测量值因电极腐蚀而晃动,*终以传感器故障告终。
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