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    灵验提高電磁流量計測量準確性的工程實施想法介紹

    發表時間:2018-07-11   點擊次數:554 技術撑持:1560-1403-222
          在工農業生產、國防建設、科學試驗、國內外貿易等各個領域,對于流量測量的需求是一項很普遍的測量工作,因為流量的測量是測量的動態物理量,測量的介質各不一樣,不同的介質的特征對于流量測量的要求各不一樣,測量現場的條件有差異,以是就導致了流量測量的準確性與可靠性保證。針對于不一樣的工況條件,现在市場上的儀表類型有速率式流量計、容積流量計、動量式流量計、 電磁流量計 、超聲波流量計等幾十種流量計。其中電磁流量計的應用廣泛,它以其职能,在諸多領域被廣泛采取。

    奈何對電磁流量計進行精確的測量,解決現場測量的常見的“測不準”的現象。針對于這個情況,本文分析了被測介質電導率、流速漫衍與直管段、電極結垢與附著層、安裝條件和運行環境五方面工程成分對電磁流量計準確測量的影響,提出了提高電磁流量測量準確性的工程對策。從而保證電磁流量計在工程應用中能夠準確測量,使其發揮其計量作用,為流量檢測供应可靠的測量數據。在確保電磁流量計自己計量檢定及格的基礎上,分析了工程上影響電磁流量計測量準確性的身分,提出了提高電磁流量計測量準確性的工程實施方法.

    電磁流量計



    1 影響電磁流量計準確測量因素
    電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律來工作的,即導電流體以平均速度v流過垂直于流動对象的磁場,其感應電勢E通過與流體直接接觸的電極「稱傳感器」檢測出來.
    E=KBvD ,(1)
    式中:K為儀表常數;B為磁感應強度「T」;v為流體運動平均速度「m/s」;D為管道內徑「m」.
    當K、B、D確定下來后,E與v成正比.其工作道理和結構如圖一所示.根據流體的體積流量公式:
    Q=1/4πD2v ,(2)
    Q是v的正比函數,代入公式「1」,那么E是Q的正比函數,由此,測出了感應電壓E即測出了介質的體積流量Q.

    電磁流量計

    電磁流量計工作原理圖

    電磁流量計由流量傳感器和轉換器兩大部分組成.傳感器測出的感應電壓E由電纜送至轉換器,通過智能化處理,然后LCD顯示,或轉換成標準信號4~20mA輸出.根據以上測量真理,實際利用中,影響電磁流量計準確測量的工程成分主要有以下五個方面:

    「1」被測介質電導率的影響.被測流體的電導率決定了轉換器所需的輸入阻抗大小,流體電導率降低,電極的輸出阻抗將增补,而且由轉換器輸入阻抗引起負載效應而產生誤差.因此,電磁流量計應用中規定了流體的電導率的下限.理論上,把電極看作點電極,忽视其大小,實際上,電極有必然尺寸,當直d的圓形電極與電導率為ρ的半無限展寬的流體接觸時,其展寬電阻為1/「2ρd」,因此,要是管道直徑Dd,電極的輸出阻抗為兩個展寬電阻之和,即等于1/「ρd」.一般測量的流體電導率ρ的下限為5~10μs/cm,所以,若電極直徑d為1cm,電極的輸出阻抗就為1/「ρd」=100~200kΩ,為使輸出阻抗的影響限制在0.1%以下,轉換器的輸入阻抗應為200MΩ傍边.對于電磁流量計,選型時考慮流體電導率要5μs/cm的閾值「即下限值」要求.

    「2」流速分布與直管段的影響.根據公式「1」知,如果流速以要旨軸為對稱流動,感應電勢與流速散布無關,僅正比于平均流速.若流速為非中心軸對稱散布,圖2表示90°彎頭與擴管的流線散布與速率剖面,每個流動質點對于電極幾何位置差异,對電極產生的感應電動勢大小分歧,接近電極,速率大的質點所產生的感應電動勢大,便利引起誤差,所以,必須保證流體流速為大旨軸對稱.工程上,正確的安裝能够減小此類誤差。
    電磁流量計彎頭及變管的流速漫衍圖
    盡管電磁流量計廠家不斷钻营流量計自身的精度,但實際工程中,工藝管道中的彎管、閥門等會引起流動畸變、二次流或漩渦,破壞了原有充分均勻的流速分布狀況.只有經過相當長的直管段,才干讓流體恢復其軸對稱的流速散布.若實際工藝管道上下游直管段不敷,能够通過安裝流動調整器來調整.

    電極結垢和附著層的影響.在測量如紙漿、浑水等非清潔流體時,電極外表易受污染,引起零點變動,但零點變化和電極污染水平兩者的關系,進行定量分析,根據經驗,電極直徑越小,所受的影響,在运用中,應注意電極的清污,以防范附著.
    設在襯里上附著沉淀物時產生的誤差Δε,要是附著的厚度是一樣,可由式「3」計算:
    Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2] ,(3)
    式中:kω、kf為附著物和測量流體的電導率;t為附著物厚度;D為直徑.
    若式「3」中kω和、kf相等,誤差為零,附著物的電導率較低時,上式成立,但會增加電極的輸出阻抗,是以受到限制,如絕緣性沉淀物浸在流體中就是這種情況.相反,如附著金屬粉末等,因高電導率的附著層,使感應電勢短路,電極輸出偏低,形成負偏差.在測量具有沉淀附著物的流體時,可通過合理選擇傳感器內襯原料等主意減少測量誤差,除了選擇如玻璃或聚四氯乙烯等附著沉没的襯里外,應增补其流速,流體流動的同時能夠起到沖刷電極、清潔電極的作用,減少誤差.

    「4」安裝條件的影響.電磁流量計要求滿管測量、流速散布軸對稱、可靠的接地等,否則可以現輸出晃動、示值不準等現象.這可通過規范安裝操作以使測量準確性得到提高.
    「5」運行環境的影響.電磁流量計因輸出信號較弱,對機械振動敏感,測量結果易受干擾,運行時,不允許管道振動、周圍有大的電器如電焊機等.




    2 提高電磁流量測量準確性的工程對策
    2.1正確選型
    電磁流量計的選型考慮成分良多,有儀表职能、流體特征、安裝條件、環境條件、經濟等方面的因素,從測量準確性的角度,可從下面兩方面考慮.
    「1」傳感器口徑選擇.傳感器口徑的選擇關系到流體在管道中的流速大小,影響輸出電勢值.以是,傳感器口徑不與連接的工藝管道口徑相同,應根據實際运用流量而定.當管道內流體的流速在1.5~3m/s,選擇傳感器口徑的與工藝管道口徑,且安裝容易;當管內流體流速低,低于0.5m/s時,儀表口徑應改為小于管徑,以異徑管連接管道.
    「2」襯里、電極质料的選擇要點.電極是電磁流量計拾取流量信號的部件,在測量過程中,只有它和接地環、接地電極與被測介質接觸,因而,為了適應分歧介質的測量條件,比方流體介質的溫度、壓力、腐蝕性、磨損性等的要求,要選用差别的內襯、電極资料.

    電磁流量計 的內襯原料有耐腐蝕性中等、耐一般低濃度的酸、堿、鹽的氯丁橡膠原料,耐磨損性強而耐腐蝕职能一般的聚氨脂橡膠,耐腐蝕职能強和適于溫度高的聚四氟乙烯,化學性質等同于聚四氟乙烯的抗拉、抗壓聚全氟乙丙烯,耐稀酸、堿、鹽的溫度<60℃的聚乙烯、溫度<100℃的聚苯硫醚等.
    電磁流量計電極的原料有耐鹽和小于50%濃度堿溶液的鈦「Ti」電極,耐酸和鹽的鉭「Ta」電極,耐腐蝕能力強的貴金屬鉑電極,不適于鹽酸的哈氏合金C電極和不適于硝酸的哈氏合金B電極,耐腐蝕才干一般、但價格低贱的不銹鋼316L等.電極资料裝于傳感器測量管內壁,與被測介質直接接觸,故應根據被測介質的腐蝕性選定.

    2.2 正確安裝
    「1」對安裝管路的要求.實際工程上,電極平面處的流速漫衍初校時有較大的差別,傳感器上游管道連接件的配置是引起特殊的流速分布的成分之一,使用中有可能出現量值偏移.對傳感器前后直管段的要求是保證流速以大旨軸為對稱分布,獲得儀表測量精確度的條件之一,國標GB/T18659-2002等列舉了縮管、上游閥、圓弧彎頭小直管段長度的要求「見表1」.

    電磁流量計

    其余,測量管內導電流體電導率不均勻,會影響電磁流量計的測量,是以,若工藝要求在管道中参与其他介質,則應在流量計下游進行.倘使必須在上游進行,應在流量計上游處注入,建議在50D以遠「D為測量管內徑」,以保證流體流動均勻后進入流量計.

    「2」安裝要保證流體充滿測量管.電磁流量計測量的流量是電極平面的平均流速與電極斷面的面積的乘積.只有流體充滿測量管測量準確.便是說,在程度安裝時,流量計處于低部地点的正確安裝办法才干保證流體充滿管道.對于固-液、氣-液兩相混相流體,傳感器應以垂直或傾斜姿勢安裝,且流體應从下到上流動,防备當傳感器水平安裝時,固體便当沉淀到管道下部、混相中的氣體分離到上部而造成測量誤差.

    「3」接液與接地.因傳感器輸出信號是電極間的電壓差,因此要有一個零電位基準點.接液是利用電磁流量計重要的條件之一,即以導電液體接地作為信號的基準電位點.接地是防备進入干擾和安好保護的有效步伐,傳感器接地與流體「信號基準零電平」間便利由地回路引入各種共模干擾電壓,影響流量計的使用可靠性和測量精度.通過接地能夠屏蔽靜電感應與電磁感應引起的噪聲電壓;減小接地電阻能够降低的回路雜散電流的壓降,減低共模干擾電壓,提高測量精度.在連接傳感器的管道內若涂有絕緣層或口舌金屬管道時,傳感器兩側應裝有接地環.金屬管道電磁流量計接地連「跨」接方法如圖3.當被測流體電導率高、工藝管線比較長時,被測流體的體電阻幾乎為零,使用接液電極能夠穩定的赢得信號的基準電位.當測量低的電導率流體時,被測流體的體電阻比較高,若运用接液環或接液電極接觸面太小,易產生信號的不穩定.為此應利用接液短管,加大與流體的接觸面積,減小流體體電阻.

    電磁流量計

    電磁流量計傳感器接地圖示

    「4」盡量避開振動源、磁源.因为電磁流量計的測量感應電壓很小,電壓低易受外界電磁噪聲的影響,安裝時應盡不妨避開振動源、磁源,并進行可靠的接地連接.一般情況要求接地電阻小于100Ω.對于防爆產品和防雷擊要求的安裝情況,接地電阻應小于10Ω.同時應注意不能將流量計的接地接在大的電器設備,如變壓器、發電機、變頻電源的外殼接地上.




    3 本文結語
    電磁流量計在投運前,應對管道及流量計進行徹底檢查,包括管道雜物等整理,電極處干燥處理.還包括電氣線路的檢查,*先應對線路的接地進行檢測,確保接地可靠后,還需進行絕緣電阻及接地電阻測試.

    運行時,測量管壁易附著和沉淀物質,若附著是比液體電導率高的導電物質,信號電勢被短路而不能工作,若诟谇導電層則*應注意電極污染,譬如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刮刀式清垢電極等.非接觸型電極電磁流量計附著非導電膜層,儀表仍能工作,但若為高導電層不能工作.

    因为電磁流量計運行環境較為復雜,影響其工作的工程成分眾多,調試技術须要不斷總結和.總之,只要合理選用、正確安裝電磁流量計,并采取有效的步骤加以維護,就能從工程上降低誤差,提高測量的準確性,規范的利用儀表,能延長儀表的使用壽命,為生產供应準確可靠的計量數據.


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