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電磁流量計在復雜工業管道中的選型與安裝
一、概述
電磁流量計用來于復雜的工業管道系統進行流體監測,對系統的原料及成品情況進行實時監控,為系統的自動化控制提供依據。由于電磁流量計分布分散,運行環境較為復雜,其安裝T藝極可能影響其運行工況,以及發生故障的幾率,從而影響整個儀表控制系統的運行。故對電磁流量計的原理進行分析,對其安裝工藝的研究,調試技術總結不斷更新顯得十分必要。
 
二、電磁流量計的工作原理
電磁流量計主要由信號轉換器與傳感器構成,其原理是基于法拉利電磁感應定律,在其傳感器中與被測管軸線垂直方向安裝一對檢測電極,當其接入液態介質管道,導電液態物質沿管軸側運動時,導電液體作切割磁力線運動而產生感應電動勢,此感應電動勢由其兩個電極測出,其理論數值為;
F=kvbd
其中,E;感應電動勢,k;調整系統,因儀表構造而異,V;被測液體平均流速,B;磁感應強度,d;被測管內徑。
如圖1,測量流量時,流體流過垂直于流動方向的磁場,導電性流體的流動感應出一個與平均流速成正比的電勢。其感應電壓信號通過兩個電極檢出,并通過電纜傳送至轉換器,經過信號處理及相關運算后,將累計流量和瞬時流量顯示在轉換器的顯示屏上。
 
三、電磁流量計的選型
1.口徑選擇。選掙電磁流量計一般通過流體的性質、流速等因素來確定其選用口徑。一般而言,當管道流速在0.5m/s~I.5m/s為經濟流速,若流體介質質對側壁磨損性較小,建議長期流速大于3m/s,但應小于7m/s,此時可選取小于管徑的流量計。
2.內襯材料選擇。電磁流量計主要用于測量流體物質的流量,而隨著被測物質的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結性等特點,應選擇不同內襯材料的流量計。
電磁流量計通常所用的內襯材料及其特點分述如下。(1)天然橡膠,其耐溫范圍為-10℃-70℃,耐磨損、絕緣性能好,耐腐蝕性能一般。(2)氯丁橡膠,較天然橡膠具有更好的彈性,也更耐磨,但耐寒性較差。(3)聚氨酯橡膠,適用溫度較天然橡膠更低,可達-25℃。(4)丁腈橡膠,較天然橡膠更耐高溫、耐耐磨彈性較差,但耐油性能相當好。(5)聚四氟乙烯,是塑料的一種。它耐酸、堿性能極好,但對部分液態氟、氧、臭氧等非常態物質的腐蝕、及負壓等抵抗力較差,耐磨損性能也較差。
3.電極材料的選擇。電磁流量計的電極裝于其管道內壁與被測物質直接接觸,故應根據被測物質的腐蝕性選定。一般用于制造電極的材料有鈦(Ti),耐強酸性;鉭(Ta),測量精度高;鉑-銥(Pt-Yi)合金,耐腐蝕能力強;哈氏合金C(HC),可用于高溫次氯酸鹽、硫酸、硝酸的測量;316L,耐腐蝕能力一般,但價格低廉。在造用電磁流量計時,應根據測量的精密度要求被測物腐蝕性、價格承受能力來進行電極材料的選取。
4.其他參數的選擇。電磁流量計的選擇還應考慮防護等級、連接法蘭及電纜等因素。電磁流量計的連接法蘭選擇應根據管道確定,特別對于腐蝕性流體管道,不允許隨意對管道進行現場加工焊接,應慎重選擇。
 
四、電磁流量計的安裝
1.安裝準備工作。電磁流量計安裝前,應仔細核對其參數,主要核對其口徑、內村、電極等參數是否符合設計要求,有集中BA控制的應確認其與控制系統的匹配性。在安裝前,應對已安裝好的管道進行防腐處理,法蘭接口處應清理干凈,在確認被測物質流向之后,按流量計上所標定的方向準備安裝。
2.安裝方位的選取。由于電磁流量計安裝于流體管道上,其測量數據的準確性與其內部液態物質的充滿度有關,故在選取安裝位置時,應注意以下幾點
(1)流量計不得安裝在泵的抽吸側,如圖2所示。
(2)開口排放的管道,流量計應裝在可存儲液體的底段,以免倒吸空氣影響測量精度。如圖3所示。
(3)電磁流量計附近需裝閥門時,閥門應裝于流量計的下游。
(4)管道落差較大時,需在流量計的下游設置上彎及排所閥。
(5)安裝電磁流量計時,應充分考慮管道中產生氣泡的可能性,予以避免。
3.電磁流量計安裝。電磁流量計在安裝前應確保管道的吹掃、試壓等工作已完成。由于電磁流量計的測量感應電流很小,電壓較低,易受外界電磁噪聲的影響,故在安裝時應進行可靠的接地連(跨)接。如圖4、圖5。
4.接線。在電磁流量計接線前,應確認其安裝方位、方向準確無誤,現場清掃,無積塵后方可進行。電磁流量計的接線包括電源線,輸人出信號線,傳感信號線、工作接地線的連接。綜合接線如圖6所示。
在上述接線過程中,應重視以下幾種類型線路的接線。
(1)輸入輸出信號;大部分電磁流量計均可通過外帶的PLC進行編程、檢測,也可通過通信總線接受主控制系統的輸入指令,故電磁流量計設置了信號輸入接點、測量值臨界報警指令等接入點。輸出信號可通過模擬點接出,也可與輸出信號組合通過RS-232通信接口實現與PC的聯機。
(2)傳感器連線;若流量計與傳感器為分體式安裝,流量計與傳感器之間還需進行連線,用于將傳感電流通過流量計的測量終端(實際上是磁極與電壓測量單元),用以測量各用被測參數。
(3)接地線;由于電磁流量計的工作電流較小,極易受外界電場變化的干擾,所以其電源、信號線均須配套接地線,確保測量數據的準確、消除測量過程中數據的頻繁振蕩。
 
五、電磁流量計調試
1.調試前檢查及準備。電磁流量計在調試前,應對管道及流量計進行徹底檢査,包括管道雜物等清理,油性介質管道還需進行干燥處理。調試前的檢查還包括電氣線路的檢査,首先應對線路的接地進行檢測,確保接地可靠后方可進行其他線路的測試檢查,以免造成線路容性效應,儲存電量,或是測量電源對儀器產生破壞作用。另外,還需進行絕緣電阻及接地電阻測試。
2.通水調試。無論是測量水性介質、混懸液體,還是測量油性介質的儀表,在正式調試前,均應模擬實際測量介質的溫度、壓力、流速等條件進行通水調試。若在通水試驗過程中發生異常,或是參數缺失,應對儀表進行單體檢測或送出產單位進行校驗。
3.系統調試。電磁流量計在進行完單項功能通水測試,控制主機各項預備調試完成后,可進行系統調試。油性介質管道需進行干燥后方可通入被測介質進行系統運轉。
系統調試時,主機系統應預先對各個測量點進行編碼掃描,確保各儀表部件均在正常工作狀態后方可進行功能性調試。功能性調試時,由主機系統對各儀表分別進行參數的讀取,臨界值報警試驗等,然后進行控制數據的寫入。逐一進行調試,并將相關數據發送到相關上機位進行分析。主機在系統各儀表調試完成后,可進行儀表終端單體PLC編程調試。PMLC編程調試對儀表調試具有重要意義,它可在不影響主機工作狀態的情況下,對單個儀表進行數據讀取、參數寫入和調整。現代PLC技術的發展,使其在電磁儀表調控中的應用顯得更加方便,大部分的電磁流量計均可選購與其產品相配套的IC編程控制器,通過專門的接口,可進行單個儀表的調試完成后,應在連續的工況條件下進行24小時的不間斷測量,觀察其測量數據的穩定性、可靠性,并結合其他測量方式進行校對,直至系統各電磁儀表均能按設計要求運行,方可進行系統預驗收。
 
六、結論
通過電磁流量計在工業管道控制系統的應用,在儀表的選型、安裝工藝的調整、試驗等方面進行總結,為提高工業管道控制系統中電磁儀表安裝、調試的成功率積累了一定的技術經驗,為工業管道控制系統更高程度的集成化、自動化提供了實踐經驗。
 
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