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电磁流量计实际应用选型中需要考虑哪些因素
更新时间:2017-3-21 9:32:38 浏览:278 关闭窗口 打印此页
 一、电磁流量计的使用概略   
    电磁流量计使用范畴普遍。大口径仪表较多使用于给排水工程。中小口
常常用于固液双相等难测流体或高要求场合,如测量造纸工业纸浆液和黑液、有
色冶 金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强侵蚀液以及钢铁工业高炉风口
冷却水节制和监漏,长间隔管道煤的水力保送的流量测量和节制。高压电磁流量
计、矿浆流 量计则是油田、选煤场等需测浆液场合的首选;小口径、细小口径
常用于医药工业、食物工业、生物工程等有卫生要求的场合。卫生型电磁流量计
是德克森仪表专门针对医药工业、食物工业、生物工程等有卫
生要求所研发而成。  
二、电磁流量计的精度品级和功用 
    市场上通用型电磁流量计的功能有较大差异,有些精度高、功用多,有
些精度低、功用简略。精度高的仪表根本误差为(±0.5%~±1%)
R
,精度低的
仪表则为(±1.5%~±2.5%),两者价钱相差 1~2倍。因而测量精度要求不
很高的场合(例如非商业核算仅以节制为目标.只需求高牢靠性和优秀反复性的
场合),选用高精度仪表在经济上是不合算的。 
    有些型号仪表宣称有更高的准确度,根本误差仅(±O.2%~±O,3%)
R
但有严厉的装置要乞降参比前提,例如情况温度 20~22℃,前后置直管段长度
要求辨别大于 10D、3D(凡间为 5D、2D),甚至提出流量传感器要与前后置直管构
成一体在流量规范安装上作实流校准, 以削减夹装不善的影响。因而在多种型
号选择比拟时不要纯真只看高目标,要具体阅读制造厂样本或仿单作综合剖析。 
    全流型非满管 EMF 的根本误差为(±1.5%~±2%)
FS
。刺进型仪表自身
(即检测头)的根本误差普通为±2%
R
~±4%FS,思索到点流速(或径流速)代外
表均匀流速,跟着流质变化惹起速度散布系数变化的影响,能够带来 2%~5%
的转变以及流畅面积测量误差等,总体的测量精度还要低些。 
    若使用于大管径长输水管,因有优越的速度散布(有足够长的前置直管
段),电磁流量检测头又在“检定水槽”中单个校准,流质变化局限也不大,不
存在速度散布系数分明变化等较好前提下,根本误差可接近或略大于±2%
R
。 
    市场上电磁流量计的功用差异也很大,简略的就只是测量单向流量,只
输出模仿旌旗灯号带动后位仪表;多功用仪表有测双向流、量程切换、上下限流
量报 警、空管和电源割断报警、小旌旗灯号切除、流量显示和总量积算、主动
查对和毛病自诊断、与上位机通讯和活动组态等。有些型号仪表的串行数字通讯
功用可选多 种通讯接口和专用芯片(ASIC),以联接 HART 和谈系统、PR0 兀BuS、
Modbus、CONFIG、FF 现场总线等。  
三、电磁流量计的流速、满度流量、局限度和口径 
    选定仪表口径纷歧定与管径一样,应视流量而定。流程工业保送水等粘
度不高的液体、管道流速普通是经济流速 1.5~3m/s。电磁流量计用在如许的
管道上,传感器口径与管径一样即可。 
    电磁流量计满度流量时液体流速可在 1~10m/s 局限内选用,局限是比
拟宽的。上限流速在道理上是不受限制的,但是凡间建议不超越 5m/s,除非 衬
里资料能接受液体流速的冲刷,实践使用很少超越 7m/s,超越 10m/s 则更为稀
有。满度流量的流速下限普通为 1m/s,有些型号仪表则为 0.5m /s。有些新建
工程运转初期流量偏低或在流速偏低的管系,从测量精度角度思索,仪表口径应

改用小于管径,以异径管衔接之。 
    用于有易粘附、堆积、结垢等物质的流体,选用流速应不低于 2m/s,
最好进步到 3~4m/s 或以上,起到自打扫、避免粘附堆积等效果。用于矿浆等磨
耗性强的流体,常用流速应低于 2~3m/s,以降低对衬里和电极的磨损。 
    在测量接近阈值的低电导液体,尽能够选定较低流速(小于 0.5~
1m/s),因流速进步活动噪声会添加,而呈现输出晃悠景象。 
    电磁流量计的局限度是比拟大的,凡间不低于 20,带有量程主动切换
功用的仪表,可超越 50~100。 
    国内可以供应的定型产物的口径从 10mm 到3000mm,固然实践使用照样
以中小口径居多,但与大局部其他道理流量仪表。(如容积式、涡轮式、涡 街式
或科里奥利质量式等)比拟,大口径仪表据有较大比重。某企业近万台仪表中,
50mm 以下小口径、65~250mm 中口径、300~900mm 大口径、 1000mm 以上超大口
径辨别占 37%、45%、15%和 3%。    
四、液体电导率 
        运用电磁流量计的前提是被测液体必需是导电的,不克不及低于阈值
(即下限值)。电导率低于阈值会发生测量误差直至不克不及运用,超越阈值即便
转变也可以测量,示值误差转变不大。通用型电磁流量计的阈值在
10-4(5×10-6)S/cm 之间,视型号而异。运用时还取决于传感器和转换器间流量旌
旗灯号线长度及其散布电容,制造厂运用仿单中凡间规则电导率相对应的旌旗灯
号线长度。非接触电容耦合大面积电极的仪表则可测电导率低至 5×10-8)/cm 的
液体。    
 
    工业用水及其水溶液的电导率大于 10-4S/crn,酸、碱、盐液的电导率
在10-4~10-1S/cm 之间,运用不存在问题,低度蒸馏水为 101S/cm 也不存在问题。
石油成品和有机溶剂电导率过低就不克不及运用。上图列出若干液体的电导率。
从材料上查到有些纯液或水溶液电导率较低,以为不克不及运用,但 是实践任
务中会碰到因含有杂质而能运用的实例,这类杂质对添加电导率有利。关于水溶
液,材料中的电导率是用于纯水配比在实行室测得的,实践运用的水溶液能 够
用工业用水配比,电导率将比查得得要高,也有利于流量测量。    
    还有一种在缺乏现成电导率数据的状况下,装在管线上电磁流量计不克
不及测量的液体,从现场管线上取样离线去实行室以电导率仪测量其电导率却以
为可用。这是因为取样离线进程中,所测液体已与在管线中有了差异;譬如液体
已接收了大气中的 CO2或N0x生成微量的碳酸或硝酸,改动了电导率。 
    依据运用经历,实践使用的液体电导率最好要比仪表制造厂规则的阈值
至少大一个数目级。由于制造厂仪表标准规则的下限值是在各类运用前提较好形
态下 可测量的最低值,是遭到一些运用前提限制,如电导率平均性、衔接旌旗
灯号线、外界噪声等,不然会呈现输出晃悠景象等。我们就屡次碰到测量低度蒸
馏水或去离 子水,要其电导率接近阈值 5×10-6S/cm,运用时呈现输出晃悠。  

五、电磁流量计测量液体中含有混入物 
    混入成泡状流的细小气泡仍可正常任务,但测得的是含气泡体积的夹杂
体积流量;如气体含量添加到构成弹(块)状流,因电极能够被气体盖住使电路瞬
时断开,呈现输出晃悠甚至不克不及正常任务。 
    含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体相同可测得二相的体积流量。
固体含量较高的流体,如钻井泥浆、钻探固井水泥浆、纸浆等实践上已属非牛顿
流 体。因为固体在载体液中一同活动,两者之间有滑动,速度上有差异,单相
液体校验的仪表用于固液双相流领会发生附加误差。固然还未见到电磁流量计使
用于固液 双相流体中固形物影响的系统实行申报,但国外有申报称固形物含量
有14%时误差在 3%局限以内;我国黄河水利委员会水利科学研讨所的实验申报
称,测量高沙 含量水的流量,含沙量体积比 17% ~ 40%(沙中值粒径 0.35rnm),
仪表测量误差小于 3% 。     
    在浆液内有较大颗粒擦过电极外表,在频率较低的矩形激磁的电磁流量
计中会发生尖峰状浆液噪声,使流量旌旗灯号不稳,就要选用较高频率的仪表或
有较 强按捺浆液噪声才能的仪表,也可选用市电交流激磁的仪表或双频激磁的
仪表。而开封威利流量仪表有限公司与日本山武协作的矿浆专用电磁流量计,很
好的处理该 问题。 
    含有铁磁性物质的流体对凡间的电磁流量计,因测量管内磁导率受铁磁
体的分歧含量而转变,会发生测量误差。但在磁路中置有磁通检测线圈赔偿的电
磁流 量计,可减小混入铁磁体的影响。上海光华仪表厂在交流激磁仪表的实验
申报中称,水中含有液固分量比约 4:1,颗粒度≤0.15mm 铁精矿石的矿浆,以 
80mm 口径仪表作清水和浆液比照流量实验,凡间的仪透露表现值转变 7% ~ 
10%,装有磁通检测线圈的仪表,示值误差在±2%
FS
以内。 
    对含有矿石颗粒的矿浆使用,应留意对传感器衬里的磨损水平,测量管
内径扩展会发生附加误差。这种场所应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶
衬 里,还建议传感器装置在垂直管道上,使管道磨损平均,消弭程度装置下半
部部分磨损严峻的缺陷。也可以在传感嚣进口端加装喷嘴形护套,相对延伸运用
期。  
六、电磁流量计液体附着和沉淀 
    测量易在管壁附着和沉淀物质的流体时,若附着的是比液体电导率高的
导电物质,旌旗灯号电势将被短路而不克不及任务,若长短导电层则起首应留意
电极 的污染,譬如选用不易附着尖形或半球形凸起电极、可改换式电极、刮刀
式清垢电极等。刮刀式电极可在传感器外按期手动刮除沉垢。国外产物曾有电极
上装超声波 换能器,以肃清外表垢层,但现已少见。也有临时断开测量电路,
在电极间短工夫内流过低压大电流,燃烧肃清附着油脂类附着层。易发生附着的
场合可进步流速以 到达自打扫的目标,还可以接纳较便利的易清洗的管道衔接,
可不拆开清洗传感器。 
    非接触型电极的电磁流量计附着非导电膜层,仪表仍能任务,但若为高
导电层则相同不克不及任务。 
    关于接触型电极的电磁流量计导电性附着层的附加示值误差△E 如下
图    

    式中 σw、σf —— 辨别为附着层、液体电导率; 
         t —— 附着层厚度; 
        d —— 测量管内径。 
    弱附着于衬里管壁异物层为氧化铁绣层,或以金属为首要成分的燃料,
其电导率大于液体电导率,测得的流量值将比实践流量低;若为碳酸钙等水垢层,
其 电导率低于液体,测得流量值高于实践流量。若附着层电导率与液体一样,
按上图核算附加误差为零,但此只局限于附着层厚度小的前提,譬如下图中 2t / 
d要小于 10%。由于一样流量有附着层时流畅面积减小,但均匀流速添加,互相
间可抵消,也只能说附加误差可疏忽不计。    
 
七、电磁流量计与流体接触部件资料的选择 
        与流体接触的传感器零部件有衬里(或绝缘资料制成的测量管)、电极、
接地环和密封垫片,其资料的耐腐浊型、耐磨耗性和运用温度上限等影响仪表对
流体的顺应性。因为零部件少,外形简略,资料选择灵敏,电磁流量传感器对流
体的顺应性强。 
        (1) 衬里资料(或直接与介质接触的测量管) 
    常用衬里资料有氟塑料、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。氟塑料包罗聚四
氟乙烯(F-4)、全氟乙丙烯(四氟乙烯和六氟丙烯共聚物,F-46;国外 商品名
Teflon FEP,习称 FEP)、四氟乙烯和乙烯共聚物(F-40)和全氟烷基乙烯基醚
共聚物(改性聚四氟乙烯,国外商品名 Teflon FEP)玻璃钢有效作衬里的,也
有独自制成测量管的。本年有采用高纯氧化铝(99.7%A12O3)陶瓷制成陈立的,
但只限中小口径传感器。 
    氯丁橡胶和玻璃钢用于非侵蚀性或弱侵蚀性液体,如工业用水、废污水
及若酸碱,价钱最为低价。氟塑料具有优秀的耐化学腐浊性液体,但耐磨性差,
不克 不及用于测量矿浆液。氟塑估中最早援用的是聚四氟乙烯,因与测量管间
仅靠压贴,无粘结力,不克不及用于负压管道,后开拓各类改性种类,完成注塑
成型,与测 量管有较强连系力,可用于负压,其种类为:  
    
聚氨酯橡胶有极好的耐磨耗性,但耐酸碱的侵蚀性较差。它的耐磨性相当于自然
橡胶的 10 倍,合用于煤浆、矿浆等;介质温度要低于 40~60/70℃。氧化铝 陶
瓷有极好的耐磨耗性和对强酸碱的耐侵蚀性,耐磨性约为聚氨酯橡胶的 10 倍,
合用于具有侵蚀性的矿浆;但性脆,装置夹紧时忽略易碎,可用于较高温度 
(120~140/180℃),但要避免温度剧变,如通蒸汽灭菌,普通温度渐变不克不
及大于 100℃,升温 150 ℃要有 10min 工夫。 
    衬里资料的选择及其特点和不合用流体请参阅上图,s.2,通用型电磁
流量计几种资料的压力温度大体合用局限可看右图。 
        (2)电极和接地环资料 
    电极对测量介质的耐腐是选择资料起首思索的要素,其次思索能否会发
生钝化等外表效应和所构成的噪声。 
        1) 选择耐侵蚀资料电磁流量计 

    电极的耐侵蚀性要求很高,不答应侵蚀或许严厉地说只答应极低的侵蚀
速度,不然会毁坏电极与衬里间密封性。介质走漏,轻则毁坏绝缘而仪表无法任
务, 直至破坏整台电磁流量传感器。常用金属资料有含耐酸钢 1Cr18Ni12Mo2Ti,
哈氏合金(耐蚀镍基合金)B、C,钛、钽、铂铱合金,简直可掩盖悉数 化学液。
此外还有合用于浆液等的低噪声电极,它们是导电橡胶电极、导电氟塑料电极和
多孔性陶瓷电极,或包覆这些资料的金属电极。下表格所展现的是这些资料 的
大体运用局限。  
    
    上述表中所展现的耐侵蚀性合用局限只是个概貌。各类介质对分歧资料
的侵蚀性可查阅有关的“侵蚀手册”.,例如《侵蚀数据和选材手册》集中了很
多数 据,可作选用电极资料时参考,以确定初步方案。但这只能是初步方案,
能否顺应现场运用前提,还需进一步伐查。由于从手册查阅的数据大局部是在实
行室比拟 “纯”的前提下获得的,而实践运用的流体,往往含有微量杂质,也
常是几种介质的夹杂液,它们的侵蚀性与朴实或单一介质的侵蚀性有明显差异;
液体能否含有消 融气体以及活动速度也相当水平上影响着侵蚀速度。例如哈氏
合金 B对80% 10%浓度,不充气盐酸耐侵蚀,而对充气的盐酸却不耐腐。所以在
准则上电极资料的选择应从运用者借鉴该介质在其他设备的使用实践和以往的
经历来确定。有时 分要作需要的实行,如现场取液体样品在实行室做待用资料
的侵蚀性实验。最好的实行是现场挂片,这是最接近实践使用前提的侵蚀性实验,
可以得出比拟牢靠可否 合用的结论。 
    钽耐化学介质侵蚀的面很广,铂铱合金对各类酸碱盐液也有很好的耐侵
蚀性,但它们也有一些不耐侵蚀的化学介质,下表中列出若干不耐侵蚀的介质,
两者之间有互补性。 
        2)防止电极外表效应 
    电极的耐侵蚀性是选择资料的主要要素,但有时分电极资料对被测介质
有很好的耐侵蚀性,却纷歧定就是合用的资料,还要防止发生电极外表效应。 
    电极外表效应分为外表化学反响、电化学和极化景象以及电极的触媒效
果三个方面。 
    化学反响效应如电极外表与被测介质接触后,构成钝化膜或氧化层。它
们对耐磨侵蚀功能能够起到积极维护效果,但也有能够添加外表接触电阻。例如
钽与水接触就会被氧化,生成绝缘层。  
符号阐明:A——优先选用的资料(实践上有极长的运用寿命); 
      B——令人称心的资料(在大大都前提下又较长的运用寿命); 
      ×——不克不及运用  
    电化学电势转变和极化景象会发生搅扰电势而构成噪声。浆液噪声和活
动噪声等于电极外表噪声的显示。极化电势是电极感生电动势在两电极极性分
歧,招 致电解质在电极外表发生极化。低频矩形波激磁连系了直流激磁和交流
激磁的长处,固然交变激磁将极化电势削弱了几个数目级,但不克不及完全消弭
极化电势搅扰 的影响。极化电势与液体介质性质以及电极资料性质有关。 
    浆液噪声是在测量泥浆纤维浆等液固双相导电液体流量时,固体颗粒
(或液体中气泡)擦过电极外表,电极外表接触电化学电势忽然转变,输出流量旌

旗灯号呈现尖峰脉冲状噪声。 
    活动噪声是在测量较低电导率(100 x 10-6S/cm 邻近及以下)液体流量
时,电极的电化学电势按期转变,发生随流速添加而频率添加的随机噪声 j;惹
起仪表输出呈现动摇景象。 
    关于电极外表噪声可选配与被测液体电化学和极化电势效果小的资料
以及低噪声电极。 
    被测介质在电极的触媒效果下发生化学反响而影响测量。例如铂电极
磁流量计在测量双氧水时会在电极外表生成气雾,流量为零时输出也会动摇。 
    关于防止或减轻电极外表效应的介质——电极资料匹配,还没有像侵蚀
性那样有足够的材料可杳,只要一些有限经历,尚待在理论中积聚。下文罗列若
干实例。 
    钽对水是耐侵蚀的。但若运用钽电极电磁流量计测量水流量,钽电极外
表会构成绝缘层,使仪表掉灵或运转一段期间后呈现很大噪声。氢氧化钠等碱液
亦不克不及选用钽电极。在工艺流程中即便是极短工夫钽电极与水或“非酸”液
接触(如清洗管系),均会影响仪表正常运用。 
    铂铱合金电极或铂电极对盐酸有优越的耐腐性,铂电极电磁流量计多处
用于测量盐酸取得称心的后果。但是测量浓度较高的盐酸(10%以上)却发生严峻 
的噪声。铂电极用于测量低压过氧化氢(压力低于 0.3MPa)时,因为触媒效果而
在电极外表发生气雾,阻断了电气通路而影响任务。     
    哈氏合金 B对温度、浓度不高的盐酸是有耐侵蚀性的,已有若干使用优
越的实例,但是浓度超越某值时会发生噪声。在现场改动盐酸浓度实验标明,浓
度逐 步添加超越 15%~20%时仪表输出随之晃悠起来,浓度到 25%输出晃悠高达
20%。硝酸硫酸等酸液也有类似效应的理论经历。 
    水厂用硫酸铝液与原水夹杂以凝集悬浮体,夹杂配比常用电磁流量计测
量硫酸铝液,选用耐酸钢电极即可取得称心的后果。我们曾碰到测量 15%硫酸铝
的哈氏合金 B电极电磁流量计,运用进程中也呈现输出晃悠景象,后改用耐酸钢
电极即任务正常。 
    铂、钽电极对各类浓度硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸,大局部均有较好的
测量结果,但个中铂电极对浓度大于 10%的盐酸会发生噪声,钽电极对浓度大于
10%的氢氟酸则不耐腐。 
    铂铱合金和钽虽有较好的耐侵蚀性,但价钱昂贵,一对钽电极高达数百
到近千元,铂铱电极比钽电极还要贵一倍以上。 
    接地环衔接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两头,它们
的耐侵蚀要求比电极低,答应有必然侵蚀,按期改换。凡间选用耐酸钢或哈氏合
金。因体积大从经济上思索较少采用钽铂等宝贵金属。如金属工艺管道直接与流
体接触就不需求接地环。
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