3.3 电磁流量计
3.3.1 基本原理
1.电磁流量计基本测量原理
测量原理是基于法拉第电磁感应定律(图3.3):导电液体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电势,其感应电势E为
U=KBVD
式中 K——仪表常数;
B——磁感应强度;
V——平均流速;
D——管道内径。
图3.3 电磁流量计工作原理
2.对测量介质要求
只能测量导电介质,电导率限制条件σ≥1～5μs/cm(水>20μs/cm);不能测量非导电介质,如气体、油类。如介质含有大量气体,测量产生严重波动。
3.3.2 电磁流量计分类
两种电磁流量计如图3.4所示。
3.3.3 结构
电磁流量计结构如图3.5所示。
图3.4 两种电磁流量计
图3.5 电磁流量计结构
1.导管
导管必须是非导磁材料,如不锈钢、陶瓷、塑料等,如图3.6所示。导管是介质的流通途径,承受额定的工作压力。
图3.6 导管
2.线圈和磁路
为了产生感生电势,需要产生磁场,线圈和磁路主要用于产生磁场,如图3.7所示。
3.电极
电极用于从介质中取信号,由于直接和介质接触,因此它的耐腐蚀特性应和介质相匹配。
图3.7 线圈和磁路
对电极的要求是耐介质腐蚀、无电化学反应干扰。
4.衬里
衬里直接与介质接触,必须选择与介质相适应的材料。
5.外壳和侧环
外壳和侧环用于防护环境对线圈及电极的侵害。外壳和侧环用于屏蔽外界磁场。
6.电磁流量转换器
电磁流量转换器具体包含电源电路、前置电路、Up主机电路、I/O输出电流、通信接口电路、显示电路、励磁电流电路,如图3.8所示。
图3.8 电磁流量转换器
3.3.4 电磁流量计安装调试中的要求
(1)传感器上箭头方向必须与实际流量方向一致(如反向安装,转换器菜单中流动方向一项必须更正)。
(2)必须确保前5后2的直管段,如图3.9所示。
图3.9 直管段
(3)传感器必须良好单独接地。
(4)应避免安装在有较强的交、直流磁场或有剧烈振动的场所。
(5)流量计最好安装在垂直管道上,流体自下而上。
(6)必须保证满管测量状态。
(7)在易产生气泡的场合需在流量计前装放气孔。
(8)测量严重污染的流体流量计应安装在旁路。
3.3.5 使用维护和检修
(1)使用、维护:使用时打开流量计的前后阀门,关闭旁路阀门。必须定期清洗流量计的内壁和电极;不能在流量计内部产生负压。
(2)检修:检修时应注意防止传感器衬里层破坏;应仔细清除传感器内壁衬里和电极上的污垢;当有零件损坏时应及时更换并且重新标定;在传感器内部充满液体时,检查电极、各绕组对传感器外壳的绝缘电阻应该符合制造厂家的规定(图3.10)。
图3.10 传感器应符合相应规定
3.3.6 电磁流量计故障分析方法
1.流量计无显示和输出信号
检查电源接入(保险丝、保险管)断路或短路。
检查连接电缆(励磁线、信号线)断路或短路。
检查转换器相关功能是否开启。
检查转换器是否损坏。
2.流量计超满度显示和输出信号
检查传感器是否空管。
检查信号电缆是否断路。
检查有无干扰信号从管路或电缆引入。
检查转换器设置是否错误。
检查后位仪表是否错误配置。
3.流量计显示和输出信号波动、不稳
检查液体本身含较多气泡、纤维、颗粒,产生摩擦电势。
检查有无外界干扰进入。
检查流体本身脉动与不稳。
检查介质与电极有无发生化学反应、电极是否泄漏。
4.流量计显示和输出信号与实际流量不符
检查传感器有无满灌。
检查传感器电极绝缘性能。
检查连接电缆是否断路、短路或绝缘下降。
检查转换器菜单设置是否正确。