【摘    要】 科學(xué)技術(shù)的快速更新?lián)Q代帶動(dòng)了新型流量?jī)x表的進(jìn)一步發(fā)展。電磁流量計(jì)作為流量?jī)x表之一亦不例外,其以高精度測(cè)量、較強(qiáng)耐腐蝕性等優(yōu)勢(shì)在鋼鐵行業(yè)、化工行業(yè)等領(lǐng)域的流量監(jiān)測(cè)工作上應(yīng)用范圍較為廣泛,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。隨著節(jié)能降耗政策的有效擴(kuò)展,在高能耗行業(yè)中,特別是鋼鐵行業(yè)中，較高精度的計(jì)量?jī)x表顯得尤為重要。論文通過對(duì)電磁流量計(jì)的概述和合理選擇與安裝,對(duì)其應(yīng)用與維護(hù)進(jìn)行了淺要探究。

 

        隨著生產(chǎn)企業(yè)工藝設(shè)備的自動(dòng)化改造進(jìn)程不斷加快，大多數(shù)工藝設(shè)備的基礎(chǔ)級(jí)設(shè)備以及過程控制等方面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)上，多采用較為精良的PLC(可編程邏輯器件）系統(tǒng)或DCS(集散控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，采用可靠性較強(qiáng)的電磁流量計(jì)進(jìn)行信息全面監(jiān)控，進(jìn)而獲取電流體體積流量的有效信息。當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)各種導(dǎo)電液體的測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用范圍較廣。

 

1 電磁流量計(jì)概述

 

        電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、進(jìn)行導(dǎo)電性液體測(cè)量的儀表，當(dāng)流體經(jīng)由磁場(chǎng)流動(dòng)時(shí)，會(huì)與磁場(chǎng)進(jìn)行交互作用，產(chǎn)生電荷，依據(jù)對(duì)該電荷的測(cè)量進(jìn)行流速確定。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電磁流量計(jì)作為新型流量測(cè)量?jī)x表，主要特點(diǎn)為測(cè)量通道為光滑直管。在進(jìn)行導(dǎo)電體測(cè)量時(shí)，不易阻塞；可用于含有固體顆粒或纖維的液固流體；在流量監(jiān)測(cè)過程中，不會(huì)造成壓力上的損失，亦不會(huì)因外界因素而影響測(cè)量結(jié)果；測(cè)量范圍在20:1～50:1之間；但其不可進(jìn)行過高或過低溫度液體的測(cè)量。

 

        電磁量測(cè)量的基本原理主要依據(jù)法拉第電磁感虛定律，在磁場(chǎng)中，導(dǎo)電液體作切割磁力線運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與儀表常數(shù)系數(shù)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、測(cè)量管內(nèi)徑值以及測(cè)量管界面平均流速等相關(guān)聯(lián)。仕樂克電磁流量計(jì)的組成部分主要為流量傳感器和轉(zhuǎn)換器。其中流量傳感器主要有外殼、磁路系統(tǒng)、測(cè)量管、襯里以及電極等相關(guān)部件。在測(cè)量管上下裝置勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁電流過后出現(xiàn)磁場(chǎng)穿過測(cè)量管，進(jìn)而電極與液體相觸而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)；轉(zhuǎn)換器主要具有放大感應(yīng)電勢(shì)、阻止干擾信號(hào)等功能，即放大電磁流量計(jì)變送器所輸出的毫伏信號(hào)，轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或頻率信號(hào)。

 

2 電磁流量計(jì)的合理選擇與安裝

 

2.1 電磁流量計(jì)的選擇

 

        合理選擇電磁流量計(jì)具有重要意義，不僅能夠促使數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測(cè)量，還可推動(dòng)電磁流量計(jì)在鋼鐵行業(yè)的深入發(fā)展。在進(jìn)行電磁流量計(jì)的選擇時(shí)，大多從安裝口徑進(jìn)行考慮。

 

2.1.1 口徑及量程的選取原則

 

        在對(duì)變送器口徑加以確定時(shí)，一般應(yīng)確保其口徑與管道系統(tǒng)相一致。如果管道系統(tǒng)仍未知，則應(yīng)結(jié)合流速與流量的變動(dòng)范圍對(duì)口徑加以確定，流速以2～4m/s 較為適宜。在液體中帶有固體顆粒等特殊情況下，考慮到磨損的情況，可選常用流速≤3m/s；對(duì)于易附管流體，則可選用流速≥2m/s。

 

        變送器的量程的選擇原則為：一方面需確保儀表滿量程大于預(yù)計(jì)的最大流量值；另一方面應(yīng)使正常流量大于儀表滿量程的50%，以保證一定的測(cè)量精度。

 

2.1.2 壓力及溫度的選取范圍

 

        電磁流量計(jì)能測(cè)量的流體壓力與溫度有一定限制。進(jìn)行選取時(shí)需確保使用壓力低于規(guī)定的工作壓力。目前，國(guó)內(nèi)較為常見的電磁流量計(jì)作壓力規(guī)格為：小于500mm口徑，工作壓力為1.6MPa;(500～900)mm口徑，工作壓力為1MPa，大于1000mm口徑，工作壓力為0.6MPa。若變送器的耐壓能力有特殊要求，則應(yīng)與生產(chǎn)廠家加以協(xié)商以制造出符合要求的變送器，目前已知的耐壓能力最強(qiáng)的為耐壓32MPa的電磁流量變送器。電磁流量計(jì)的襯里材料是決定其工作溫度的重要因素，一般為5～70℃。通過對(duì)內(nèi)襯材料的特殊處理，可以適當(dāng)提高其耐受范圍，這主要是由于變送器允許被測(cè)介質(zhì)溫度為-40～+130℃。

 

2.1.3 內(nèi)襯材料與電極樹料的選擇

 

        變送器的內(nèi)襯材料及電極材料的選取過程中，應(yīng)始終根據(jù)介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行，以便從根本上避免由于襯里和電極的腐蝕而導(dǎo)致的儀表?yè)p傷。需引起注意的是，不恰當(dāng)?shù)牟牧线x擇還可能造成強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)泄露，引發(fā)安全事故，需引起重視。因此，必須根據(jù)生產(chǎn)過程中的具體測(cè)量介質(zhì)，慎重地選擇電極與襯里的材料。

 

2.2 電磁流量計(jì)傳感器的安裝

 

        2.2.1 變送器應(yīng)安裝在室內(nèi)干燥通風(fēng)處，避免安裝在環(huán)境溫度過高的地方，不應(yīng)受強(qiáng)烈振動(dòng)，盡量避開如大電機(jī)、變壓器等強(qiáng)磁場(chǎng)物件。避免安裝在有腐蝕性氣體的場(chǎng)合，確保安裝地點(diǎn)便于檢修，如此方能為變送器正常運(yùn)行提供良好環(huán)境條件。

 

        2.2.2 為了保證變送器測(cè)量管內(nèi)充滿被測(cè)介質(zhì)，在使用過程中發(fā)揮應(yīng)有作用，應(yīng)對(duì)變送器進(jìn)行垂直安裝，尤其是對(duì)于液固兩相流，確保其流向?yàn)樽韵露稀Ｈ羰艿娇陀^條件限制，只允許水平安裝，則必須保證兩電極在同一水平面變送器兩端應(yīng)裝閥門和旁路。

 

        2.2.3 為了更為穩(wěn)定地進(jìn)行測(cè)量，變送器外殼與金屬管兩端應(yīng)有良好的接地，同時(shí)還需確保轉(zhuǎn)換器外殼處于接地狀態(tài)。接地電阻不能大于10，并確保其不與其他電器設(shè)備共用接地線。若在安裝過程中無法確保變送器外殼與金屬管道的良好接觸，可在使用金屬導(dǎo)線將其連接后可靠接地。為了避免干擾信號(hào)，變送器和轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào)必須用屏蔽導(dǎo)線傳輸，杜絕將信號(hào)電纜和電源線平行放在同一電纜鋼管內(nèi)的現(xiàn)象。

 

        2.2.4 轉(zhuǎn)換器安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度為-20～50℃，不含有腐蝕性氣體，相對(duì)濕度不大于80%。同時(shí)還應(yīng)注意，信號(hào)電纜的長(zhǎng)度一般不得超過30m。此外，為了避免流速分相對(duì)測(cè)量的影響，流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)設(shè)置在變送器下游。

 

3 電磁流量計(jì)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用與維護(hù)

 

        為有效維護(hù)電磁流量計(jì)在鋼鐵行業(yè)中的良好應(yīng)用，在其發(fā)生故障時(shí)需明確分析其故障原因，其故障部位多為調(diào)試期故障與運(yùn)行期故障。

 

3.1 電磁流量計(jì)的調(diào)試期故障

 

        一般情況下，電磁流量計(jì)發(fā)生故障，多因其傳感器的安裝位置并不正確，常見的傳感器安裝錯(cuò)誤多表現(xiàn)在將其放置在集聚氣體的管路最高點(diǎn)、自上而下的垂直管上或者傳感器后無背壓等方面。當(dāng)仕樂克電磁流量計(jì)的調(diào)試環(huán)境受到管道雜散電流干擾、空間強(qiáng)電磁波干擾以及大型電機(jī)磁場(chǎng)干擾等，將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成嚴(yán)重影響。若出現(xiàn)該情況，需采取相對(duì)應(yīng)的措施予以解決或降低干擾度。其中遇到管道雜散電流干擾時(shí)可進(jìn)行單獨(dú)接地保護(hù)措施，若遇到較大強(qiáng)度的雜散電流，則應(yīng)及時(shí)確保流量傳感器與管道絕緣。當(dāng)被測(cè)液體存在微小均勻的氣泡時(shí)，并不影響電磁流量計(jì)的正常使用和測(cè)量工作；但若是氣泡不斷增大，將會(huì)造成電磁流量計(jì)輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)狀況；當(dāng)整個(gè)電極表面為氣泡所覆蓋，則在氣泡與電極相接觸時(shí)，電極回路將會(huì)出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，進(jìn)行影響輸出信號(hào)的正常工作。

 

3.2 電磁流量計(jì)運(yùn)行期故障

 

        在電磁流量計(jì)工作運(yùn)行過程中，主要受到環(huán)境條件變化的影響，或者電磁流量計(jì)的傳感器內(nèi)壁附著層出現(xiàn)故障現(xiàn)象、受到雷電打擊等。因電磁流量計(jì)多用于工業(yè)用水的流量測(cè)量，在運(yùn)行一段時(shí)間后，其傳感器內(nèi)壁附著層會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢，進(jìn)行影響仕樂克電磁流量計(jì)的正常工作，致使測(cè)量?jī)x表出現(xiàn)故障，影響工作效率，這就需及時(shí)采取清除措施，保障測(cè)量管的干凈、暢通。在儀表線路中，雷擊易于感應(yīng)到高電壓與較大強(qiáng)度的電流，從而造成電磁流量計(jì)在運(yùn)行過程中受到雷電打擊傷害。其中雷電進(jìn)入電磁流量計(jì)主要途徑為電源線、勵(lì)磁線圈以及流量信號(hào)線等，通過線中的導(dǎo)電體，電流瞬間增大，超出電磁流量計(jì)電流的承載度，造成電磁流量計(jì)出現(xiàn)損壞故障。運(yùn)行期間出現(xiàn)電磁流量計(jì)測(cè)量故障，還受到環(huán)境條件變化的影響。在調(diào)試期，其環(huán)境條件良好，對(duì)測(cè)量工作并不影響；但在工作過程中，出現(xiàn)新的干擾源或者妨礙測(cè)量工作的變化條件，將造成電磁流量計(jì)輸出信號(hào)的不穩(wěn)定，從而影響整個(gè)測(cè)量工作的正常運(yùn)行。

 

4 結(jié)束語(yǔ)

 

        總而言之，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展速度也隨之加快，對(duì)儀器的要求也不斷提高，采用高精度、易使用的測(cè)量?jī)x器將能實(shí)現(xiàn)工作效率的提升。對(duì)電磁流量計(jì)的應(yīng)用探究以及故障分析，將能保障其在測(cè)量工作過程中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以及能夠充分發(fā)揮其在鋼鐵行業(yè)中應(yīng)有的作用。合理選擇和正確安裝電磁流量計(jì)，并對(duì)其采取有效的維護(hù)措施，將有效避免或者降低工作時(shí)故障的發(fā)生，確保其工作運(yùn)行穩(wěn)定且安全可靠。

 

編輯：電磁流量計(jì)

版權(quán)：上海梅山工業(yè)民用工程設(shè)計(jì)研究院有限公司：張偉

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