1前言*,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zui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~s/em),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zui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2m/s,提高到3~4m/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50倍,甚至100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*,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:
上表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。
氟塑料具有良好的耐化学腐蚀,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*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l60℃,即便这样也要区分出常温型和高温型(110~160~(2),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zui高工作温度和zui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,一般公称压力0.6mpa、1.ompa、1.6mpa、4。ompa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100~s/cm,酸、碱、盐溶液的电导率在loop,s/cm~9oms/cm,低度蒸馏水在lo1.~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*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5m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zui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,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,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4ram的多股铜线,接地线埋入潮湿地下lm,接地电阻小于10n,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zui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了电磁流量计,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。