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水行业中电磁流量计和涡街流量计的选型应用
2019年07月19日 14:14:38 来源:本站原创
一、电磁流量计
电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律制成的用来测量导电介质的一种比较新型的流量测量仪表,由于电磁流量计的检测元件基本都在测量管外,所以电磁流量计在测量脏污流、腐蚀流、含纤维流体以及水行业等方面有一系列优良的特性,又无流动压损,是一类可应用于特殊场合又节能的流量仪表。
1、工作原理
电磁流量计由电磁流量传感器和转换器两部分组成,传感器安装在工业过程管道上,它的作用是将流过管道内的液体体积流量值线性地变换成感生电势信号,并通过传输线将此信号送达转换器。转换器安装在传感器上,或安装在离传感器不远的地方,它将传感器送来的流量信号进行放大,并转换成与流量信号成正比的标准信号输出,以进行显示,累积和调节控制。
工作原理:“法拉第电磁感应定律”

当导电流体流过垂直于流动方向的磁场时,导电液体感应出与平均流速成正比的感应电压E,其感应电压通过两个直接与流体接触的电极检出,经转换器放大、滤波、整形,送至MCU,完成瞬时流量、累积流量的显示及输出控制。
E=KBVD
式中:E---感应电压      K---仪表常数     B---磁感应强度V---测量管面内平均流速        D---流量计的通径

2、主要特点
测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低;
转换器采用特殊励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高;
拥有宽量程比和低始动流量,适用于低流量计量场合;
  
3、选型时应注意的事项
3.1. 适用介质
电磁流量计测量的是导电性液体,一般导电率大于5us/cm。对于导电率混合不均匀的液体介质,则需要安装足够长的直管来保证液体均匀混合。
3.2 . 流速、流量与口径
电磁流量传感器的口径应根据流速、流量来合理选择,并非一定要与工艺管道同口径。 流速一般设计在经济流速3-5m/s之间。
电磁流量计满度流量时的液体流速可在0.3-10m/s范围内选用, 液体流速通常很少超过7m/s, 满度流量的流速下限一般为1m/s,如果某些工程运行初期流速偏低,从测量精确度出发,仪表口径应改用小管径,用变径管连接到管道上。流速、流量和口径之间的关系,可参考说明书。
3.3. 衬里和电极材料
电磁流量计的衬里和电极是直接与被测介质接触的,应根据被测介质的腐蚀性和磨蚀性以及介质使用温度来选择衬里和电极的材料。一般厂家都附有衬里和电极选型表,用户应根据实际情况选择衬里和电极。
3.4. 供电电源
电磁流量计供电方式一般有AC220V、DC+24V, 锂电池三种供电方式。  
上海向日葵app污下载新开发的电磁流量计是一种内置锂电池的一体化新型电磁流量计, 这种流量计具有先进的超低功耗励磁结构,这种低功耗电磁流量计具有新颖的双供电方式,可以市电AC220V供电,也可以由仪表内置的锂电池供电;两种电源能同时给流量计供电(此种方式供电时仪表将自动切断内部锂电池电路)。这种方式供电非常适合目前我国的国情,对于国内及印度、孟加拉国、非洲一些经常限时限电的地区,更是普遍适用。提高了流量计流量检测的可靠性,扩展了流量检测的应用范围,特别适用于库区供水等野外无外供电源场所。
3.5. 输出信号:
流量计一般有4~20mA电流输出,RS-485通讯,频率输出。随着计算机的普及,流量计与上位机的数据传输要求越来越高,出现了HART、PROFIBUS、GPRS/NB-iot等传输方式。 
3.6 空管报警
     在水行业尤其是污水行业中都要求电磁流量计具有空管报警功能,一般污水泵房流量计都竖直安装在地下,很难保证不排污时流量计中液体满管,而污水排水有时并非一直不断地排,大部分都为间歇的排放,为保证排放量的准确性,要求流量计在停泵管道为空时,电磁流量计空管报警并将瞬时流量置零。
3.7 选型时还应考虑工作压力、安装方式等其它参数。
4、安装
正确的选择安装点和正确地安装传感器都是非常重点的环节,若在安装中失误,轻者影响测量准确度,重者影响仪表使用寿命,导致损坏仪表。
4.1. 外部环境要求:仪表应安装在隔热、通风,易维护的地方,避免强磁场及强振动。
4.2. 对安装直管的要求:仪表安装需要一定的前后直管段,参见相应厂家直管段要求。
4.3. 传感器接地: a. 金属管道可通过管道接地;
b. PVC等绝缘管道配接地环接地;
c. 四氟衬里可配接地环保护衬里;
 
5、仪表维护
       仪表的维护与选型息息相关。正确的选型,此表无需太多的维护。对电磁传感器来说,应定期清洗,经常保持电极与衬里的清洁,同时也应注意衬里不能损坏。对接线来说,应注意传感器与转换器的连接是否可靠,同时应注意连线的绝缘性,保持接线端的干燥。对电磁转换器来说应注意外接电源的可靠性,在雷区接220VAC供电,最好能外加避雷装置,以保证转换器的可靠性,有输出信号的则应注意输出信号线的连接可靠性和绝缘性。
 
 
 
二、磁电涡街流量计
涡街流量计作为一种新型流量计,80年代中期以来发展较快,它在流量测量方面有着诸多的优点和长处,在现代流量测量中应用越来越广泛。在国内使用涡街流量计进行流量测量也愈来愈得到重视, 涡街流量计没有可动的机械部件,维护工作量小,仪表常数稳定,测量范围大,压力损失小,准确度高,安装与维护简单。涡街流量计是基于流体振动发展起来的,磁电涡街是采用电磁感应检测方式的涡街流量计,结合了电磁流量计和涡街流量计的原理,这几年在国内刚处于发展推广阶段,与一般的应力式涡街流量计相比具有抗振动、量程比更宽等优点。本文主要论述磁电式涡街流量计。
1、工作原理
在磁电涡街传感器中设有一三角柱,当介质以一定速度流过三角柱体时,在三角柱体两侧后面产生一个交替排列的旋涡带,称之为“卡门旋涡”(见图1),由于旋涡发生体两侧交替产生旋涡,封装壳体中磁铁产生磁场因交替旋涡的作用,在探头产生与旋涡相同频率的电荷信号,经前置放大器放大,送至智能流量积算仪进行智能化处理,实现流体瞬间流量、累积流量的显示及流量数据与微机系统之间的通讯和控制。
在一定雷诺数范围内(2×104~7×106)旋涡的释放频率f与流体流速v及旋涡发生体的迎流面宽度d之间关系,可用下式表示:f=Sr·V/d,式中f-卡门旋涡的释放频率;Sr-系数(称为斯特劳哈尔数),V-流速,d-三角柱体的宽度。
斯特劳哈尔数是涡街流量计的重要系数。在曲线的Sr≈0.16的平直部分,所以只要准确测出频率f,就可以测出流体流速V=f·d/Sr,从而达到测量管道内流体流量的目的,即:Q=3600×f/k…..(1)(k-仪表系数,次/m3)。(见图2)

2、主要特点:
2.1振动影响小:国内大部分生产的涡街流量计都为应力式涡街流量计,振动是该类仪表的一大劲敌,尤其是管道的横向振动(垂直于管道轴线又垂直旋涡发生体轴线的振动),这种影响在流量计结构设计上是无法抑制和消除的。 由于磁电涡街流量计采用电磁感应原理,用磁铁产生磁场,用电极检测交变频率作原理上,消除了一般涡街流量计在使用时由于机械振动,尤其是管道的横向振动产生的振动信号叠加在压电晶体产生的有用流量信号中对流量计的检测影响。
2.2测量范围宽:一般的涡街流量计测量液体流速范围多为0.5 m/s~7m/s,磁电涡街流量计范围可宽达0.2 m/s~10m/s,用户特殊定做时,量程可拓宽到0.1m/s~10m/s。
3、磁电涡街流量计的选型、设计
3.1.  类型和结构的选择
按被测介质、环境、使用要求等选择合适类型与结构的磁电涡街流量计。满管式磁电涡街流量计,口径大多为25~300mm;口径大于300mm的建议选用插入式磁电涡街流量计。
3.2. 流量范围和口径的确定
   流速设计一般设计在3m/s~5m/s之间。
3.3 供电电源
磁电涡街流量计供电方式一般为DC+24V, 锂电池两种供电方式。
公司仪表的可靠性设计具有和世界著名流量仪表厂商几乎同步的能力,这反映在近年推出的仪表具有以下高可靠、高稳定技术:
3.3.1 外供电与主电路隔离,隔离电压高达DCIKV,远高于DC500V的仪表标准。
3.3.2所有元件均接工业环境标准(-40℃~+85℃温度)采购和制造,部分关键集成电路适用汽车级(-40℃~+125℃)。
3.3.3电磁兼容设计,可抗雷击和静电 。
3.4 选型时还应考虑工作压力、温度、连接方式等参数。


以上两种水流量测量流量计中,电磁流量计精度高,一般可达0.3%、0.5%但价格相对较贵;而磁电涡街流量计是这几年发展起来的新型流量计,并正在不断发展,精度一般可达0.5%、1.0%,价格相对便宜,具有取代传统机械水表的趋势,对于一般场合的小口径流量测量可选用磁电涡街流量计,而对于大口径流量测量和高精度高要求流量测量则建议选用电磁流量计,各使用单位应根据实际情况选用相应流量计,从而使水流量测量和控制达到准确度高和可靠性要求。

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