电磁流量计
分类: 流量计  发布时间: 2016-08-04 19:54 

电磁流量计
电磁流量计(Electromagnetic Flowmeters,简称EMF)是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。 电磁流量计是应用电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。

中文名 电磁流量计 

外文名 Electromagnetic flowmeter 

压 力 0.6Mpa、1.0Mpa更高压力 

环境温度 -20-+55℃ 

输出功能 4-20ma、0-10V、RS232、485等 

材 质 碳钢、304、316L不锈钢 

供电电压 AC220V 

款 式 一体式、分体式、插入式等 

通径管径 DN3-2600mm


仪表介绍


结构

电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。
磁路系统:其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现,其优点是结构比较简单,受交流磁场的干扰较小,但它易使通过测量导管内的电解质液体极化,使正电极被负离子包围,负电极被正离子包围,即电极的极化现象,并导致两电极之间内阻增大,因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时,永久磁铁相应也很大,笨重且不经济,所以电磁流量计一般采用交变磁场,且是50HZ工频电源激励产生的。
测量导管:其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。
电极:其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。
外壳:应用铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外磁场的干扰。
衬里:在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
转换器:由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

特点

1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
2、测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低。对浆液测量有独特的适应性;
3、合理选择传感器衬里和电极材料,即具有良好的耐腐蚀和耐磨损性;
4、转换器采用新颖励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达150:1;
5、转换器可与传感器组成一体型或分离型;
6、转换器采用16位高性能微处理器,2x16LCD显示,参数设定方便,编程可靠;
7、流量计为双向测量系统,内装三个积算器:正向总量、反向总量及差值总量;可显示正、反流量,并具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART;
8、转换器采用表面安装技术(SMT),具有自检和自诊断功能;
9、测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,因此测量精度高。
10、测量管道内无阻流件,因此没有附加的压力损失;测量管道内无可动部件,因此传感器寿命极长。 中文名 电磁流量计 外文名 Electromagnetic flowmeter 压 力 0.6Mpa、1.0Mpa更高压力 环境温度 -20-+55℃ 输出功能 4-20ma、0-10V、RS232、485等 材 质 碳钢、304、316L不锈钢 供电电压 AC220V 款 式 一体式、分体式、插入式等 通径管径 DN3-2600mm
11、由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的,是管道载面上的平均值,因此传感器所需的直管段较短,长度为5倍的管道直径。
12、转换器采用国际最新最先进的单片机(MCU)和表面贴装技术(SMT),性能可靠,精度高,功耗低,零点稳定,参数设定方便。点击中文显示LCD,显示累积流量,瞬时流量、流速、流量百分比等。
13、双向测量系统,可测正向流量、反向流量。采用特殊的生产工艺和优质材料,确保产品的性能在长时候内保持稳定。

分类

电磁流量计就显示方式分为:分体型电磁流量计,一体型电磁流量计。系列公称通径DN15~DN3000。
分体型电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表,采用单片机嵌入式技术,实现数字励磁,同时在电磁流量计上采用CAN现场总线,属国内首创,技术达到国内领先水平。
分体型电磁流量计在满足现场显示的同时,还可以输出4~20mA电流信号供记录、调节和控制用,现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。
分体型电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外,还可测量液固两相流,高粘度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。
一体型电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制定,用来测量导电流体的体积流量。由于独特的特点已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量。主要用于化工、造纸、食品、纺织、冶金、环保、给排水等行业,与计算机配套可实现系统控制。
1.电磁流量计没有可动部件,也没有阻流件,不会引起压力损失,同时也不会引起磨损,阻塞等问题。
2.电磁流量计是一体积流量测量仪表,在测量过程中不受被测介质的温度、粘度、密度以及导电率(在一定范围内)的影响。
3.电磁流量计的量程范围宽,可达1:100。此外,电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称的流动状态(层流或紊流)无关。
4.电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,而且线性好,因此可以将测量信号直接用转换器线性的转换成标准信号输出。LD-T型可就地指示,LD型可远距离传送。

仪表安装

方法

电磁流量计简单说是由流量传感器变送器组成的。电磁流量计的安装要求是一定要安装在管路的最低点或者管路的垂直段,但是一定是在满管的情况下,对直管段要求是前5D后3D,这样才能保证电磁流量计的使用和对精度的要求。
电磁流量计的测量原理不依赖流量的特性,如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内(如:弯头、切向限流或上游有半开的截止阀)则与测量无关。如果在测量区内有稳态的涡流则会影响测量的稳定性和测量的精度,这时则应采取一些措施以稳定流速分布:
1. 增加前后直管段的长度
2. 采用一个流量稳定器
3. 减少测量点的截面。
1.对外部环境的要求
1.1流量计应避免安装在温度变化很大或受到设备高温辐射的场所,若必须安装时,须有隔热、通风的措施。
1.2流量计最好安装在室内,若必须安装于室外,应避免雨水淋浇,积水受淹及太阳暴晒,须有防潮和防晒措施。
1.3流量计应避免安装在含有腐蚀性气体的环境中,必须安装时,须有通风措施。
1.4为了安装、维护、保养方便,在流量计周围需有充裕的安装空间。
1.5流量计安装场所应避免有磁场及强振动源,如管道振动大,在流量计两边应有固定管道的支座。
1. 2. 管道式电磁流量计
2.1对直段的要求
为了改善涡流与流场畸变的影响,流量计安装的前、后直管段长度有一定要求,否则会影响测量精度(也可安装整流器,尽量避免在靠近调节阀和半开阀门之后安装)。
2.2对工艺管的要求
流量计对安装点的上、下游工艺管有一定的要求,否则影响测量精度。
a上、下游工艺管的内径与传感器的内径相同,并应满足:0.98DN≤D≤1.05DN(式中DN:传感器内径,D:工艺管内径)
b工艺管与传感器必须同心,同轴偏差应不大于0.05DN
2.3旁通管的要求
为了方便检修流量计,最好为流量计安装旁通管,另外,对重污染流体及流量计需清而流体不能停止的,必须安装旁通管。
a方便流量计的检修
b对重污染流体必须安装
c流体不能停止而流量计需清洗
3.插入式电磁流量计安装要求
3.1对直管段的要求
入口/出口直管段:入口应≥10×DN;出口应≥5×DN
3.2对接地点要求
为了使仪表可靠的工作,提高测量精度,不受外界寄生电势的干扰/传感器应有良好的接地,接地电阻小于10.(若金属管道接地良好时,无须专设接地装置)3.3 对安装位置要求如图所示
插入电磁流量计根据现场管路情况不一,不加装球阀的流量计,应在不带压倒管路上安装(即不带压安装可选择不加装球阀的流量计),在管道上开孔直径50,准备把连接焊管焊接在管道的开孔上;对于要求不断流装卸或不允许介质溢出的场合,须加装球阀,即选择带球阀结构的插入式电磁流量计;在管道上开孔直径50,准备把连接焊管焊接在管道的开孔上。
插入式电磁流量计选型
测量范围 : 推荐使用范围: 0.5m/s~10m/s连续可调 。最大使用范围:0.2m/s~15m/s连续可调
信号输出:1、开关量可设为: 脉冲输出(最高1000HZ);高 /低流量报警;空管报警;流量方向示意;
故障报警;2、电流输出:4-20mA输出
组态方式:1、通过三个手动键现场组态。 2、通过遥控器现场组态。 3、通过手操器进行现场组态。
记忆:EEPROM不会消失之记忆体,无需电池保存。

工作原理

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小,可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20:1以上,适用的工业管径范围宽,最大可达3m,输出信号和被测流量成线性,精确度较高,可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。
当导体在磁场中作切割磁力线运动时,在导体中会产生感应电势,感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理,导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时,也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定,感应电势的大小由下式确定:
Ex=BDv-----------------式(1)
式中Ex—感应电势,V;
  B—磁感应强度,T
  D—管道内径,m
  v—液体的平均流速,m/s
然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积(πD²)/4的乘积,将式(1)代入该式得:
Qv=(πD/4B)* Ex ---------式(2)
由上式可知,在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时,被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极,就可引入感应电势Ex,测量此电势的大小,就可求得体积流量。
据法拉第电磁感应原理,在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极,当导电液体沿测量管轴线运动时,导电液体切割磁力线产生感应电势,此感应电势由两个检测电极检出,数值大小与流速成正比例,其值为:
E=B·V·D·K
式中: E-感应电势;
K-与磁场分布及轴向长度有关的系数;
B-磁感应强度;
V-导电液体平均流速;
D-电极间距;(测量管内直径)
传感器将感应电势E作为流量信号,传送到转换器,经放大,变换滤波等信号处理后,用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有4~20mA输出,报警输出及频率输出,并设有RS-485等通讯接口,并支持HART和MODBUS协议。
注:不同电磁流量计参数略有差异,使用时请务必查看说明书。
根据法拉第电磁感应定律,在磁感应强度为B的均匀磁场中,垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道,当导电液体在管道中以流速v流动时,导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极则可以证明,只要管道内流速分布为轴对称分布,两电极之间产生感生电动势:
e=KBDv (3-36)
式中,v为管道截面上的平均流速,k为仪表常数。由此可得管道的体积流量为:
qv= πeD/4KB (3-37)
由上式可见,体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系,与磁场的磁感应强度B成反比,与其它物理参数无关。这就是电磁流量计的测量原理。
需要说明的是,要使式(3—37)严格成立,必须使电磁流量计测量条件满足下列假定:
①磁场是均匀分布的恒定磁场;
②被测流体的流速轴对称分布;
③被测液体是非磁性的;
④被测液体的电导率均匀且各向同性。

主要产品

智能电磁流量计采用带背光宽温点阵型液晶显示器,所有显示都是中文,功能多而实用,特别方便使用者操作,减少不必要的麻烦和错误。
交货快,成本低,维修方便。
电磁流量计如何抗干扰?
在测量纸浆/矿浆等大干扰信号应用时,选用8707高信号流量管,可以提高信号强度
智能电磁流量计AFLD是采用全智能化原理设计的,与原来国内一些企业生产的老式或假式智能化的电磁流量计在计量精度,功能,可靠性以及使用寿命上有非常大区别。
电磁流量计的使用寿命应该是在10-20年以上,所以我们在设计时就充分考虑厂到这一点,从传感器到转换器的每一个细节我们都非常仔细,从设计,选材,工艺,生产,测试等每一个环节我们都非常讲究,自行设计定制国内目前最先进的专用与电磁流量计的生产流水线,切实保证产品的长期质量。
插入式电磁流量计由插入式电磁流量传感器(简称传感器)和电磁流量转换器(简称转换器)配套组成(简称流量计)。是用来测量管道内各种导电液体体积流量的仪表。插入式电磁流量计用来测量自来水、钢铁、石油、化工、电力、工业、水利等部门的导电流体流量,亦可测量酸、碱、盐等腐蚀性导电液体。

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