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电磁流量计

  电磁流量计

 

一、电磁流量计概述

    电磁流量计由传感器和转换器两部分构成。它是基于法拉第电磁感应定律工作的,用来测量电导率大于5μS/cm导电液体的体积流量,是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。除可测量一般导电液体的体积流量外,还可用于测量强酸强碱等强腐蚀

液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量。广泛应用于石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门及市政管理,水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。

 二、电磁流量计产品特点        

       ·ZYLD型电磁流量计采用当代电磁流量计最新技术制造,具有以下特点:

·测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,线性测量原理能实现高精确度测量;
 
·测量管内无阻流件,压损极小,直管段要求低;
 
·公称通径DN10-DN2200覆盖范围宽,衬里和电极有多种选择,能满足测量多种导电流体的要求;
 
·转换器采用可编程频率低频矩形波励磁,提高了流量测量的稳定性,功率损耗小、零点稳定;
 
·转换器采用16位嵌入式微处理器,全数字处理,运算速度快,抗干扰能力强,测量可靠,精确度高,流量测量范围度可达1500:1;
 
·高清晰度背光LCD显示,全汉字菜单操作,使用方便,操作简单,易学易懂;
 
·具有RS485或RS232数字通讯信号输出;
 
·具有电导率测量功能,可以判别传感器是否空管;具有自检与自诊断功能;
 
·采用SMD器件和表面安装(SMT)技术,电路可靠性高;
 
·可用于相应的防爆场合。

三、电磁流量计用途及适用范围 

 ZYLD系列电磁流量计,可用来测量封闭管道中导电流体的体积流量。广泛应用于石油化工、钢铁冶金、给水排水、水利灌溉、水处理、环保污水测控、造纸、医药、食品等工农业生产工艺过程中的流量测量和控制。

  使用环境条件
   环境温度:传感器-25℃~+60   转换器-10℃~+60
   相对湿度:5%-95%
  工作条件
    流体最高温度   一体型:70℃
    分离型:聚四氟乙烯衬里 120
    氯丁橡胶衬里    80     高温橡胶120℃
    聚氨酯橡胶衬里 70
    流体电导率:≥5us/cm

 四、电磁流量计技术参数

公称通径(mm)

(特殊规格可定制)

管道式四氟衬里:DN10~DN2200

管道式橡胶衬里:DN40~DN2200

流动方向:

正,反,净流量

量程比:

150:1

重复性误差:

测量值的±0.1%

精度等级:

管道式:0.5级,1.0级

被测介质温度:

普通橡胶衬里:-20~+60℃

高温橡胶衬里:-20~+90℃

聚四氟乙稀衬里:-30~+100℃

高温型四氟衬里:-20~+180℃

额定工作压力:

(高压可定制)

DN6-DN80:≤1.6MPa

DN100-DN250:≤1.0MPa

DN300-DN1200:≤0.6MPa

流速范围:

0.1-15m/s

电导率范围:

被测流体电导率≥5μs/cm

电流输出:

负载电阻

0~10mA:0~1.5kΩ

4~20mA:0~750 kΩ

数字频率输出:

输出频率上限可在1~5000HZ内设定带光电隔离的晶体管集电极开路双向输出。外接电源≤35V导通时集电极最大电流为250mA

供电电源:

AC220V、DC24V或3.6V电池

要求直管段长度

上游≥5DN,下游≥2DN

连接方式:

流量计与配管之间均采用法兰连接,法兰连接尺寸应符合GB11988的规定

防爆等级:

mdIIBT4

防护等级:

IP65,特殊订制最高可达IP68

环境温度:

-25~+60℃

相对温度:

5%~95%

消耗总功率:

小于20W

 五、电磁流量计选型

1.选型代码:

型号

说明

ZYLDE —

-□

-□

通径

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10-2200mm

组合

S

一体型

L

分体型

电极材料

M

不锈钢

T

Ti(钛)

D

Ta(钽)

H

哈氏合金

P

Pt铂

N

Ni镍

输出方式

0

无输出

1

4-20mA/1-5KHz

2

4-20mA

衬里材料

X

橡胶

F

聚四氟乙烯

P

聚乙烯

J

聚氨酯橡胶

就地显示

0

无就地显示

1

就地显示

通讯方式

0

无通讯

1

RS485

2

RS232

3

Mobdus

4

Hart

接地

0

无接地环

1

有接地环

2

有接地电极

上限流量

(n)

上限流量(量程)m3/h


2、衬里的选择:

衬里材料

主要性能

适用范围

氯丁橡胶

Neoprene

耐磨性好,有极好的弹性,高扯断力耐一般低浓度酸碱盐介质的腐蚀,不耐氧化性介质的腐蚀。

<80°C,一般水,污水,泥浆,矿浆

聚氨酯橡胶

Polyurethane

有极好的耐磨性能,耐酸碱性能略差。

<60°C,中性、强磨损的矿浆,煤浆、泥浆。

聚四氟乙烯

PTFE

化学性能最稳定的一种材料,能耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸和王水,浓碱和各种有机溶剂,不耐三氟化氯、高温二氟化氧。

<180°C,浓酸、碱等强腐蚀性介质,卫生类介质。

F46

化学稳定性、电绝缘性、润滑性、不粘性和不燃性与PTFE相仿,但F46材料强度、耐老化性、耐温性能和低温柔韧性优于PTFE。与金属粘接性能好,耐磨性好于PTFE,具有较好
的抗撕裂性能。

<180°C,盐酸、硫酸、王水和强氧化剂等,卫生类介质

3、 电极材料的选择:

材质

耐腐蚀性能

316L

对于硝酸、室温下<5%的硫酸,沸腾的磷酸、碱溶液;在一定压力下的亚硫酸、海水、醋酸等介质有较强的耐腐蚀性。

哈氏合金HB

耐沸点下一切浓度的盐酸、硫酸、氢氟酸有机酸等非氧化性酸、碱、非氯化性盐酸。

哈氏合金HC

耐氧化性酸如:硝酸、混酸或铬酸与硫酸的混合物及氧化性盐类、海水

能耐海水、各种氯化物和次氯酸盐、氧化性酸(包括发烟硝酸)、有机酸、碱等的腐蚀,不耐较纯的还原性酸(硫酸、盐酸)的腐蚀,但如酸中含有氧化剂(如硝酸和含有Fe、Cu离子的介质)时则腐蚀大为降低。

具有优良的耐腐蚀性和玻璃很相似,除了氢氟酸、浓硫酸外,几乎能耐一切化学介质(包括沸点的盐酸、硝酸和175°C以下的硫酸)的腐蚀,在碱中不耐腐蚀。

4、电磁流量计口径及流量的选择
公称通径(mm)
可测量流量范围(m3/h
有效测量流量范围(m3/h
公称通径(mm)
可测量流量范围(m3/h
有效测量流量范围(m3/h
10
0.0142~3.3912
0.0848~2.826
300
12.717~3052
76.302~2543
15
0.0318~7.6302
0.1908~6.3585
350
17.31~4154
103.86~3461
20
0.0566~13.5648
0.3392~11.304
400
22.61~5425
135.65~4521
25
0.0883~21.195
0.5298~17.6625
450
28.62~6867
171.68~5722
32
0.1447~34.7258
0.8682~29.9382
500
35.33~8478
211.95~7065
40
0.2261~54.2592
1.3565~45.216
600
50.87~12208
305.2~10173
50
0.3533~84.78
2.1195~70.65
700
69.24~16616
415.4~13847
65
0.5970~143.28
3.5819~119.39
800
90.44~21703
542.6~18086
80
0.9044~217.03
5.4259~180.86
900
114.46~27468
686.7~22890
100
1.413 ~339.12
8.478~282.6
1000
141.3~33912
847.8~28260
125
2.2079~529.87
13.2468~441.56
1200
203.5~48833
1221~40694
150
3.1793~763
19.0755~635.85
1400
277~66467
1662~55389
200
5.652~1356
33.912~1130.4
1600
361.8~86814
2171~72345
250
8.8313~2119
52.9875~1766
1800
457.9~109874
2747~91562

 六、电磁流量计技术性指

    6.1执行标准:JB/T9248-1999
    6.2最高流速: 15m/s
    6.3公称通径:DN3、6、10、15、20、25、32、40、50、65、80、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000
    6.4 精确度: 0.5%、0.2%
    6.5 公称压力: 4.0Mpa(DN10-150)
                  1.6Mpa(DN200-600)
                  1.0Mpa(DN700-1200)
                  0.6Mpa(DN400-2000)
                   其他规格和标准可按客户要求
    6.6 材料:
          电极形式和材料:
          电极形式可分为标准型、刮刀型、可拆卸型、带接地电极。
          电极及接地电极材料有含钼不锈钢、哈氏合金B、哈氏合金C、钛、钽、铂一铱合金、不锈钢涂覆碳化物7种。
          法兰材料:碳钢、不锈钢
          接地环材料:不锈钢
          进门保护环材料:不锈钢、碳钢。
    6.7 外壳保护:
          IP65
          IP68:仅分离型氯丁橡胶和聚氨酯衬里的传感器,且不包括防爆结构。
    6.8 防爆标准:
          DN15-DN600 一体型防爆:mdⅡBT4
          DN15-DN1600 分离型防爆,传感器和转换器安装在相应的危险区:mdⅡBT4
          DN15-DN1600 分离型防爆,传感器安装在相应的危险区,转换器安装在安全区:mdⅡBT4。
    6.9 连接电缆:分离型电磁流量计,传感器与转换器之间用信号电缆连接,电缆长度最长应小于100m,本公司随表免费提供10m电缆,不足部分需要订货。
    6.10 转换器性能:
          供电电源:单相交流电 85-265 V, 45-63Hz,功率小于20W;直流供电11-40VD.C
          转换器显示与编程操作:4个薄膜按键可设定选择全部参数,还可利用外接手操器或PC机 (RS485、RS232)对转换器设定编程;高清晰度背光LCD显示;空管检测;自诊断功能。
          数字通讯:RS485、RS232、MODBUS、REMOTE,具有防雷击保护。
          输出信号:
               电流输出:双向两路,全隔离0-10 mA、 4-20mA;负载电阻:0-10mA是0-1.5k欧姆,4-20mA时是0-750欧姆。
               频率输出:正向和反向流量输出,输出频率上限可在1-5000Hz范围内设定。带光电隔离的晶体管集电极双向输出。外接电源不大于35V,导通时集电极最大电流为250 mA。
               脉冲输出:正向和反向流量输出,输出脉冲上限可达5000CP/S。脉冲当量为0.001L-1.0m3/cp。脉冲宽度自动设置为20ms或方波。带光电隔离的晶体管集电极开路输出。外接电源不大于35V,导通时集电极最大电流为250 mA 。
               流向指示输出:本流量计可测正反方向的流体流动流量,并可以判断出流体流动的方向。规定显示正向流量时输出+10V高电平,反向流体流动输出OV的低电平。
              报警输出:两路带光电隔离的晶体管集电极开路报警输出。外接电源不大于35V,导通时集电极最大电流为250 mA。报警状态:流体空管、励磁短线、流量超限。
              阻尼时间:0-100s间分档可选。

  七、电磁流量计安装示意图

如何在管道上安装:
 
应安装在水平管道较低处和垂直向上处,避免安装在管道的最高点和垂直向下处;
 
电磁流量计
应安装在管道上上升处;
电磁流量计
 
在开口排放管道安装,应安装在管道的较低处;
 
 应在传感器的下游安装控制阀和切断阀,而不应安装在传感器上游;
电磁流量计
 
传感器绝对不能安装在泵的进出口处,应安装在泵的出口处;
电磁流量计
 
在测量井内安装流量计的方式
电磁流量计
1、入口
2、溢流管
3、入口栅
4、清洗孔
5、流量计
6、短管
7、出口
8、排放阀 
如何正确选择安装节点:
  正确地选择安装点和正确安装流量计都是非常重要的环节,若在安装环节失误,轻者影响测量精度,重者会影响流量计的使用寿命,甚至会损坏流量计。
选择安装位置时需特别注意:
·非测量电极的轴线必须近似于水平方向;
电磁流量计
 
·测量管道内必须完全充满液体;
电磁流量计
 
·流量计前方最少要有5* D(D为流量计内径)长度的直管段,后方最少要有3* D(D为流量计内径)长度的直管段;
· 流体的流动方向和流量计的箭头方向一致;
·管道内要有真空会损坏流量计的内衬,需特别注意;
·在流量计附近应无强电磁场;
·在流量计附近应有充裕的空间,以便安装和维护;
·若测量管道有振动,在流量计的两边应有固定的支座测量不同介质的混合液体时混合点与流量计之间的距离最少要有30×D(D为流量计内径)长度为方便今后流量计的清洗和维护,应安装旁通管道;
电磁流量计

 

 

电磁流量计

 若管道落差超过5m时,在传感器的下游安装排气阀;
电磁流量计

八、中仪电磁流量计实物图

电磁流量计

九、电磁流量计选型精要

电磁流量计选型指南
  1 前言
   众所周知,要做到用好仪表,首先要选好仪表。根据测量对象、测量介质参数和工作条件选择流量计的类型、规格和安装方式,是仪表选型的最重要环节。
   电磁流量计是运用法拉第电磁感应定律的原理,即导电物体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电动势,对于同一规格的电磁流量计流量大小与感应电动势成正比。由于电磁流量计的原理和结构决定的,其具有无压力损失、适用范围广、不受介质物理特性变化影响、量程比大、精度高和维护管理方便等优点,现在使用电磁流量计的企事业单位越来越多,其应用遍布各个行业。理论上,只要被测流体具备一定的导电性(导电率大于5 μ S/cm),就可以选用电磁流量计。
   2 选择要点
   2.1 精度等级和功能
   根据测量要求和使用场合选择仪表精度等级,做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合,应该选择精度等级高些,如1 . 0级、0 . 5 级,或者更高等级;用于过程控制的场合,根据控制要求选择不同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量,无需做精确控制和计量的场合,可以选择精度等级稍低的,如1.5 级、2.5 级,甚至4 . 0 级,这时可以选用价格低廉的插入式电磁流量计。不同型号电磁流量计的功能差别也很大,简单的就只能测量单向流量,有的只输出模拟信号;多功能的可以双向流量测量、量程切换、上下限报警、空管报警、远程通信等等。选型者应该根据不同要求确定选用具有不同功能的流量计。
   2.2 测量介质流速、仪表量程与口径
   测量一般的介质时,电磁流量计的满度流量可以在测量介质流速0 . 5~12m/s 范围内选用,范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一定与工艺管道相同,应视测量流量范围是否在流速范围内确定,即当管道流速偏低,不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准确度不能保证时,需要缩小仪表口径,从而提高管内流速,得到满意测量结果。测量导电性良好的液体,通常最大流速不超过5m/s,经济流速范围在1.5m/s~3m/s。测量低电导率的流体,则尽可能选择低流速,原因是流速提高流动噪声会增加,从而导致流量信号输出晃动现象。测量易粘附、易沉积、积垢的流体,流速不低于2 m / s ,最好提高到3 ~4 m / s ,这样可以避免粘附、沉积和结垢发生。测量磨损性强的浆液,则流速应低于2 ~3m/s,从而降低对电极和衬里的磨损。通常电磁流量计测量范围在20 倍以上;当需要时,可以选用带量程自动切换功能的仪表,其测量范围超过5 0 倍,甚至1 0 0 倍。
   2.3 电极材料和接地环材料
   电极对测量介质的耐腐蚀性决定选择什么电极材料,同时要求电极不能出现表面效应。也就是说,电极的耐腐蚀性是选择材料的重要依据,但是有时电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性,却不一定是适用材料,还要看是否产生电极表面效应。
  2.3.1 电极材料
   电磁流量计电极的耐腐蚀性要求极高,不允许腐蚀,但是极低的腐蚀在工程实际应用中还是存在的。腐蚀会破坏电极与衬里的密封,从而造成介质泄漏,轻则破坏绝缘,导致仪表不能使用,重则损坏整个流量传感器。常用的电极材料及适用介质见表1 。表1 列举的是工程上常见的,需要了解更多的腐蚀介质请查《腐蚀数据与选材手册》。手册资料上的数据大部分是在实验室条件下取得的,而实际使用的流体往往含有微量杂质,甚至是多种杂质混合液,他们的腐蚀性和单一介质的腐蚀性有着显著的差别。所以在重要场合使用时,有必要现场做腐蚀性试验。
   2.3.2 电极表面效应
   电极表面效应分为表面化学反应、电化学和极化现象、电极的触媒作用三个方面。表面化学反应如电极表面和介质接触后,形成氧化层或钝化膜,从而增加表面接触电阻,有的甚至产生绝缘层(例如钽被氧化生成绝缘层)。电化学过程产生的干扰电势,致使电解质在两电极表面形成不同极性,即产生极化。电化学电势产生变化的随机噪声,引起仪表输出波动,有时因电化学电势突变而使得输出信号产生尖峰脉冲。被测介质在电极的触媒作用下产生化学反应。例如铂电极电磁流量计在测量双氧水时会在电极表面产生气雾,流量为零时也会产生一个波动的输出信号。
  2.3.3 接地环材料
   在塑料管道或者有绝缘衬里的金属管道安装电磁流量计时,在传感器的两端需要安装接地环,其耐腐蚀性要求比电极低,如果腐蚀产生,则定期更换。如果被测介质导电率较低,可用金属短管代替接地环,确保接地效果。接地环材料应与电极相同,不然的话易产生电化学的极化电势。一般选用316L 或哈氏合金,从经济上考虑较少采用钽、铂等贵重金属。金属工艺管道和介质直接接触,接地线直接和金属管道或法兰连接,所以不需要接地环。
   2.4 衬里材料
   常用的衬里材料有各种橡胶、氟塑料和陶瓷等。但是耐磨性差,不能用于含有固体颗粒的浆液。氯丁橡胶价格低廉,用于非腐蚀或弱腐蚀液体,如工业供水、污水和弱酸碱液。聚氨酯橡胶有良好的耐磨性,适用于含有固体颗粒的浆液,如水煤浆。氧化铝陶瓷具有极好的耐磨性和耐腐蚀性能,使用于有腐蚀性的、含有固体颗粒的浆液,如腐蚀性矿浆。但是陶瓷的温度变化适应性差,温度剧变会损坏。同时陶瓷极易破碎,不适用有震动场所。粘结性不好的衬里材料不得用于负压或会产生负压的管道上。常用衬里材料适应性见表2 。
   2.5 介质温度、压力及安装环境
    由于电磁流量计本身结构(内衬材料和线圈)决定它不可能耐太高的温度,一般上限温度1 6 0 ℃,即便这样也要区分出常温型和高温型(110~160℃),以决定仪表结构采用传感器与转换器的连接是一体式还是分体式。介质最高工作温度和最低工作温度都必须在流量计规定的温度范围内。仪表按有限的几个压力等级制造,氟塑料具有良好的耐化学腐蚀,一般公称压力0.6 MPa、1.0 MPa、1.6 MPa、4.0 MPa 等,实际选型时尽可能按压力等级选,否则需提出特殊订货。
   电磁流量计和大部分转换器都是现场安装仪表,根据安装环境不同要做好电磁流量计的外保护,一般有IP65防尘防喷水级、IP67 防尘防浸水级和IP68 防尘防潜水级,通常这些防护就足可以满足通用电磁流量计要求,另外潜水型多采用分体式结构。暴露在现场环境的传感器外壳和表体连接法兰也要防护环境的侵蚀,一般选用不锈钢外壳和法兰。被测介质属于易燃易爆或者仪表安装环境属于易燃易爆场所,仪表的选型和系统设计及安装都应符合防爆规程。
   2.6 介质电导率
   使用电磁流量计的先决条件是被测介质(各种液体)必须是导电的,至少不能低于阈值(下限值),导电率低于阈值会使测量误差过大甚至不能使用。实际使用的导电率要比产品供应商提供的阈值大,因为制造厂规定的阈值是在理想的使用状态下取的,而实际上常常受一些使用条件限制,比如导电均匀性、外界电磁干扰、连接信号线等影响。
   一般工业水及水溶液的电导率大于1 0 0 μ S / c m ,酸、碱、盐溶液的电导率在100 μ S/cm~90 mS/cm,低度蒸馏水在10 μ S/cm 左右,都能正常使用电磁流量计。石油及其制品和有机溶剂电导率很低,一般不能使用电磁流量计。需要注意的是,一般从理化参考书上查到的电导率是纯液时的电导率,而工程实际使用的介质成分比较复杂,加上温度影响,往往和资料上的数据不完全一致,必要时可以取样测定。同时有些纯液电导率低而不能使用电磁流量计,但是实际上使用时会有些杂质,这类杂质的存在增加了电导率,以致电磁流量计可以使用,这种例子还不少,但是需要取样测定介质的导电率。
  3 安装要求和注意事项
  3.1 确保传感器内液体处于满管状态
   传感器可以水平、倾斜或垂直安装,但是要求测量管内充满被测流体,不能有非满管或者气泡聚集在测量管内。如需倾斜安装,应安装在流体上升段;如垂直安装,应安装在流体流向是自下而上管段。如在敞口排放的水平管道安装,应保证管内流体不倒空。如在两水平段有落差5 m 以上的高段水平管道安装,防止上水平段管内液体倒空,在上水平段管末端设“门型”管凸起,并在“门型”管最高点设自动排气装置。
   3.2 传感器内液体流场稳定无漩涡,多介质混合均匀
   仪表上游、下游应有足够的直管段,一般上游长度不少于10 倍管道通径,下游长度有3 倍管道通径。如果上游侧有两个弯头或非全开式阀门(如调节阀)等形式的阻流管件,上游直管段需要更长。如果现场条件不能满足,则在上游侧安装整流器,改善流体流场无漩涡。
  为了有稳定的流场,流量计不应安装在泵的入口侧,应安装在泵的出口侧,并且尽可能地离泵远些。流量计安装在两种液体混合点下方,混合点至流量计距离要足够远,一般不少于30 倍管道通径,使得测点处介质是混合均匀的。
  3.3 保护衬里不被损坏
   安装电磁流量计时,不能用管棒或绳索穿过测量管进行搬运、吊装,以免损坏衬里。安装F4 衬里的流量计,法兰在拧紧时注意用力均匀,否则容易压坏衬里,最好使用力矩扳手。在负压管道使用流量计,衬里要粘结牢固,粘结性不好的衬里不得用于负压管道,包括泵吸入侧管道。测量管道有振动,应该在流量计两侧管道安装固定支架,必要时用软性连接隔断震源。
   3.4 避免电极周围沉积杂物
   测量带颗粒的液体,最好采用垂直安装,这样在液体停止流动时,固体颗粒不会在测量管内沉积。测量海水、原水,在电极区域会沉积污泥或生长生物,因此要定期清洗测量管,周期一般一年一次。故在大口径流量计附近管道上设人孔,在小口径管道上设手孔,方便对测量管进行人工清洗。
  3.5 设置良好接地装置
   一般传感器供货时已经设计了接地电极,但是当外界电磁场干扰较大时,电磁流量计应另行设置接地装置,接地线采用截面积大于4 m m 2 的多股铜线,接地线埋入潮湿地下1m,接地电阻小于10 Ω,不能和电机或其他设备共用地线。
   4 结束语
   总之,电磁流量计的选用较之其他流量仪表要复杂很多,以上几个方面是电磁流量计的选择和使用的要点,其中最关键的是电极和衬里材料的正确选择。如果能正确选用和正确安装电磁流量计,既可以提高其使用寿命,又能做到既经济又准确地测量液体流量。

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