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一体式电磁流量计

简介:一、产品概述: 一体式电磁流量计利用恒流低频三值矩形波或双频矩形波励磁,既有矩形波磁场的优点,又克服了正弦波 磁场的缺点;还可以消除电源电压波动、电源频率变化及励磁
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一、产品概述:
一体式电磁流量计利用恒流低频三值矩形波或双频矩形波励磁,既有矩形波磁场的优点,又克服了正弦波 磁场的缺点;还可以消除电源电压波动、电源频率变化及励磁线圈阻抗变化所造成的误差;并有极好的零点稳定性和不受流体噪声干扰影响。从而具有高稳定性、高可靠性的特点。电磁流量计由传感器和转换器组成,传感器安装在测量管道上,转换器可以与传感器组合连接在一起称为一体型流量计。
二、工作原理:
一体式电磁流量计根据法拉第电磁感应原理,在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极,当导电液体沿测量管轴线运动时,导电液体切割磁力线产生感应电势,此感应电势由两个检测电极检出,数值大小与流量成正比例,其值为:E=KBVD式中:
E-感应电势;
K-与磁场分布及轴向长度有关的系数;
B-磁感应强度;
V-导电液体平均流速;
D-电极间距;(测量管内直径)
传感器将感应电势E作为流量信号,传送到转换器,经放大,变换滤波用一系列的数字处理后,用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有4~20mA输出,报警输出及频率输出,并设有RS-485等通讯接口,并支持HART和MODBUS协议。
三、应用场合:
一体式电磁流量计主要用于测量封闭管道中的导电液体和浆液中的体积流量。如水、污水、泥浆、纸浆、各种酸、碱、盐溶液、食品浆液等,电磁流量计广泛应用于石油化工、钢铁冶金、给水排水、水利灌溉、水处理、环保污水总量控制、造纸、医药、食品等工、农业部门的生产工艺过程流量测量和控制;适用于导电液体的总量计量。
四、流量计结构形式:
1、传感器:
传感器主要由测量导管、测量电极、励磁线圈、铁芯、磁轭和壳体组成。 
a、测量导管:由不锈钢导管、衬里和连接法兰组合而成,为被测液体现场工况测量的载体。  
b、测量电极:安装在测量导管内侧壁,与轴流方向垂直,使测量液体产生信号的一对电极。 
c、励磁线圈:在测量导管内产生磁场的上下两个励磁线圈。 
d、铁芯和磁轭:将励磁线圈产生的磁场导入液体,并构成磁回路。  
e、壳体:仪表外包装。 
2、转换器:即为智能二次表,其将流量信号放大处理,单片机运算后,可显示流量、累计量,并能输出脉冲、模拟电流等信号,用于流体流量的计量或控制。
3、产品组装形式:其分为一体型和分体型两种形式。 
a、一体型:传感器和转换器一体安装。 
b、分体型:传感器和转化器分离安装,通过连接电缆形成流量计量系统。 
c、为适应不同介质测量的要求,传感器的衬里和电极材料可以有多种选择。
 
五、主要特点:
1、全数字量处理,抗干扰能力强,测量可靠,精度高、流量测量范围可达150:1;
2、超低EMI开关电源,适用电源电压变化范围大,抗EMI性能好;
3、采用16位嵌入式微处理器,运算速度快, 精度高,可编程频率低频矩形波励磁,提高了流量测量的稳定性,功耗低;
4、采用SMD器件和表面贴装(SMT)技术,电路可靠性高;
5、管道内无可动部件,无阻流部件,测量中几乎没有附加压力损失;
6、在现场可根据用户实际需要在线修改量程;
7、测量结果与流速分布,流体压力,温度、密度、粘度等物理参数无关;
8、高清晰度背光LCD显示,全中文菜单操作,使用方便,操作简单,易学易懂;
9、具有RS485、RS232、Hart和Modbus等数字通讯信号输出。(选配);
10、具有自检与自论断功能;
11、小时总量计录功能,以小时为单位记录流量总量,适用于分时计量制(选配);
12、内部具有三个积算器可分别显示正向累计量反向累计量及差值积算量,内部设有不掉电始终,可记录16次掉电时间。(选配);
13、红外手持操作器,115KHZ通讯速率,远距离非接触操作转换器所有功能(选配)。
六、技术参数:
仪表精度:管道式0.5级、1.0级;插入式2.5级;
测量介质:电导率大于5μS/cm的各种液体和液固两相流体;
流速范围:0.2~8m/s;
工作压力:1.6MPa;
环境温度:-40℃~+50℃;
介质温度:聚四氟乙烯衬里≤180℃;
橡胶材质衬里≤65℃;
防爆标志:ExmibdⅡBT4;
防爆证号:GYB01349;
外磁干扰:≤400A/m;
外壳防护:一体化型: IP65;
分 离 型: 传感器IP68(水下5米,仅限于橡胶衬里);
转换器IP65;
输出信号:4~20mA.DC,负载电阻0~750Ω;
通讯输出:RS485或CAN总线;
电气连接:M20×1.5内螺纹,φ10电缆孔;
电源电压:90~220V.AC、24±10%V.DC;
功      耗:≤10VA。
七、按励磁方式分类:
要产生一个均匀恒定的磁场,就需要选择一种合适的励磁方式。如按励磁电流方式划分,有直流励磁、交流(工频或其他频率)励磁、低频矩形波励磁和双频矩形波励磁。
1、直流励磁
直流励磁方式用直流电或采用磁铁产生一个恒定的均匀磁场。这种直流励磁变送器的是受交流电磁场干扰影响很小,因而可以忽略液体中的自感现象的影响。但是使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化,即电解质在电场中被电解,产生正负离子,在电场力的作用下,负离子跑向正极,正离子跑向负极,这将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围,严重影响仪表的正常工作。所以,直流励磁一般只用于测量非电解质液体,如液态金属流量(常温下的***和高温下的液态钢、锂、钾)等。
2、交流励磁
工业上使用的电磁流量计,大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式产生交变磁场,避免了直流励磁电极表面的极化干扰。但是用交流励磁会带来一系列的电磁干扰问题(例如正交干扰、同相干扰、零点漂移等)。现在交流励磁正在被低频方波励磁所代替。
3、低频方波励磁
低频方波励磁波形有二值(正-负)和三值(正-零-负-零)两种,其频率通常为工频的1/2~1/32。低频方波励磁能避免交流磁场的正交电磁干扰,消除由分布电容引起的工频干扰,抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流,排除直流励磁的极化现象。
八、主要优缺点如下:
1、传感器结构简单,测量管内没有可动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失,是流量计中运行能耗zui低的流量仪表之一。
2、可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件,与被测流体接触的只是测量管内衬和电极,其材料可根据被测流体的性质来选择。例如,用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做内衬,可测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质;采用耐磨橡胶做内衬,就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥浆等液固两相流以及各种带纤维液体和纸浆等悬浊液体。
3、是一种体积流量测量仪表,在测量过程中,它不受被测介质的温度、粘度、密度以电导率(在一定范围)的影响。因此,电磁流量计只需经水标定后,就可心用来测量其它导电性液体的流量。
4、输出只与被测介质的平均流速成正比,而与对称分布下的流动状态(层流或湍流)无关。所以电磁流量计的量程范围极宽,其测量范围度可达100:1,有的甚至达1000:1的可运行流量范围。
5、无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量。
6、口径范围极宽,从几个毫米一直到几米,而且国内已有口径达3m的实流校验设备,为电磁流量计的应用和发展奠定了基础。
目前仍然存在的主要不足如下:
1、不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。
2、不能用来测量电导率很低的液体介质,如对石油制品或有机溶剂等介质,目前电磁流量计还无能为力。
3、普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制,不能用于测量高温介质;如未经特殊处理,也不能用于低温介质的测量,以防止测量管外结露(结霜)破坏绝缘。
4、电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。
九、流量计的安装要求:
安装环境的选择
1、应尽量远离具有强电磁场的设备。如大电机、大变压器等。
2、安装场所不应有强烈震动,环境温度变化不大。
3、便于安装、维修的场所。
安装位置的选择
1、传感器上流向标志与管道内被测介质流动的方向须***一致。
2、安装位置须***保证测量管内书中充满被测介质。
3、选择流体流动脉冲较小的地方,即应远离泵和局部阻力件(阀门、弯头等)
4、测量双相流体时,应选择不易引起相分离的地点。
5、应尽量避免安装在管内呈现负压的地方。
6、当被测介质容易使电极,测量管内壁产生粘附、结垢时,建议测量管内流速不低于 2m/s 。
此时可采用比工艺管径略小的渐缩管。为在工艺管道中不中断流量情况下清洗电极和测量管,传感器可采用并联安装,并带清洗口。
安装地点的选择 
为了使变送器工作稳定,在选择安装地点时应注意以下几方面的要求: 
1、尽量避免铁磁性物体及具体强电磁场的设备(如大电机、大变压器的等),以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信息。 
2、应尽量安装在干燥通风之处,不宜在潮湿,易积水的地方安装。 
3、应尽量避免日晒雨淋,避免环境温度高于45℃及相对湿度大于95.9%。 
4、选择便于维修,活动方便的地方。 
5、流量计应安装在水泵后端,决不能在抽吸侧安装;阀么应安装在流量计下游侧。 
十、安装注意事项:
1、电磁流量计的传感器应垂直安装,并且流体自下而上流动,以满足固、液两项处于混合的状态。原因是如介质中有固体物(泥沙、小石子颗粒等)容易发生沉淀的情况。另外管路中有鱼和杂草的情况鱼在管路中的游动,会造成流量计输出的来回摆动;挂在电极附近的杂草的来回摆动也会引起流量计的输出不稳定。在流量计上游入口处设置金属滤网挡住鱼和杂草进入测量管内。
2、电磁流量计防止负压的管路设置操作不当将引起传感器内产生负压。当同时关闭流量计上、下游的阀门,若流体的温度高于气温.冷却后收缩,使管内压力有形成负压的危险。负压造成衬里与金属导管剥离,引起电极泄漏。
3、在电磁流量计附近加负压防止阀,打开阀门接通大气压,以防止在传感器内产生负压。电磁流量计下游接有垂直管道时,若用流量传感器上游阀门来关闭或调节流量,传感器测量管内将形成负压。为了防止负压,需加背压或使用下游阀门来调节和关闭流量。
4、适当的维护空间,大口径流量计往往安装在仪表井内,为了管道安装、接线、检查和维护的方便,需要留有适当的空间。为了观测、接线和维护的方便,仪表安装应距地面有一定的高度,以便于清洗、安装。

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