一體管道式電磁流量計
點擊次數：3024 發布時間：2021-01-01 13:56:36
一體管道式電磁流量計產品概述
電磁流量計由傳感器和轉換器兩部分構成。它是基于法拉*電磁感應定律工作的，用來測量電導率大于5μS/cm導電液體的體積流量，是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。除可測量一般導電液體的體積流量外，還可用于測量強酸強堿等強腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。由于電磁流量計的優點諸多，因此被廣泛應用于石油、化工、化纖、冶金、輕紡、造紙、制糖、給排水、環保、食品等工業部門及市政管理，水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。
一體管道式電磁流量計的技術參數
電磁流量傳感器可以定義為:是使導電流動液體產生感應電動勢信號的裝置。
1、磁路系統
磁路系統331的作用是產生均勻的直流或者交流磁場。直流勵磁包括永磁場的恒定勵磁和直流電流勵磁的恒定磁場。本文中采用的交流勵磁，使用的是5Hz的低頻正弦波進行勵磁。在非滿管電磁流量計傳感器的測量管上下有兩只勵磁繞組組成，非滿管電磁流量的轉換器勵磁電路產生勵磁電流，通往勵磁線圈，產生工作磁場。
2、電磁流量計的測量管
測量導管處于磁場之中，在傳感器的中心位置，流體從中通過，它必須能夠承擔流體介質的工作壓力，還要能夠負擔勵磁線圈對測量電極的靜電屏蔽作用， 因此測量管的材質必須是非導磁的，高電阻率、低導熱率并且具有一定的機械強度，一般采用不銹鋼、玻璃鋼、鋁及其他高強度材料。這里的測量管的材質選用的是不銹鋼。
3、電磁流量傳感器的襯里
電磁流量計工作的基本條件之一，是測量管內壁除電極處外，其余地方的法向電流為零，這需要測量管壁絕緣，它可以保護感應電動勢不被金屬管短路，因此，導電的金屬測量管內壁和法蘭端面襯以絕緣襯里，同時該絕緣襯里還使其具有耐腐、耐磨等性能，這里是用聚四氟乙烯作為絕緣襯里的材料，一般情況下， 襯里材料有聚四氟乙烯、橡膠、聚氯乙烯、聚氨酯橡膠、工業陶瓷等。這里用的聚四氟乙烯具有化學性能很穩定，耐沸騰的鹽酸、硫酸、王水和濃堿的腐蝕。
4、電磁流量傳感器的測量電極
電極直接與被測液體接觸，因此必須耐腐蝕、耐磨、結構上防漏、不導磁。三對測量電極材質選擇316L，適用于工業廢水，以及弱腐蝕性的酸、堿、鹽溶液，且價格低廉。電極對測量介質的耐腐蝕性是選擇材料*先考慮的因素，可以選擇除316L以外的金屬材料，如含鉬耐酸鋼，哈氏合金B、C，鈦、鉭、鉑銥合金等。接地電極選擇和測量電極相同的材質，可以實現可靠地、穩定地將導電液體作為差動流量信號的基準點與轉換器的信號連接起來，它與液體之間形成相近或大致相等的極化電位，儀表可以穩定輸出。
5、電磁流量傳感器中的差壓傳感器
差壓傳感器是一種用來測量兩個壓力之間差值的傳感器，可以用于測量氣體流量、液位高低。差壓傳感器的測量原理有很多種，有電阻應變片式、半導體應變片式、壓阻式、電感式、電容式、諧振式和電容加速式。這里利用它可以測量液位高低的功能，實現液位的測量。液位高低測定方法，測量高低液面的壓差值， 再根據液體密度，換算出液位值。差壓傳感器的一端接在測量管道的底部，另一端接在測量管底部，當流體處于非滿管狀態下時，該差壓傳感器測量到液體和氣體之間的差壓信號后，經過計算可以得到流體當前的液位值。應用在非滿管開封電磁流量計中，需要注意的事項時，該差壓傳感器能夠測量的介質是導電液體和氣體， 并且精度較高。否則，液位出現一些小的波動的時候，差壓傳感器便無法感知，不能實現流體液位的準確測量一體式電磁流量計的傳感器主要由勵磁系統、測量管道、絕緣襯里、電極、外殼和干擾調整機構等構成，其具體結構隨著測量導管口徑的大小而不同。
A勵磁系統
勵磁系統主要包括勵磁繞組和鐵芯，用以產生勵磁方式所規定波形的磁場。一般工業用電磁流量計的磁場大都用電磁鐵產生，磁場電源由轉換器提供。產生磁場的勵磁繞組和鐵芯、磁扼的結構形式根據測量導管口徑的不同，一般有以下三種常用結構形式。
(1)變壓器鐵芯型。它適用于直徑10mm以下的小口徑的電磁流量計傳感器，其結構如圖所示。這種結構通過測量導管的磁通較大，在同樣的流速下可得到較大的感應電勢。但當口徑較大時，不僅增加傳感器的體積和重量，造成制造和維護困難;而且由于兩電極間的距離較大，空間間隙也較大.湘磁磁通將明顯增加.電于擾較嚴重，使儀表工作不夠穩定。
(2)集中繞組型。它適用于口徑在10-100mm內的中等口徑傳感器，它由兩只串聯或并聯的無骨架馬鞍形勵磁繞組組成，上下各一只夾持在測量導管上。為了保證磁場均勻，一般在線圈的外面加一層用0.3-0.4mm厚的硅鋼片制成的磁扼，并在勵磁繞組中間加了一對極靴，如圖所示。
(3)分段繞制型。它適用于口徑大于100mm的傳感器，如圖所示。馬鞍形的勵磁線圈按余弦分布規律繞制，靠近電極部分的線圈繞得密一些，遠離電極部分的線圈繞得稀一些，以得到均勻磁場。線圈外加一層磁扼.但無需極靴。按此分段繞制的鞍形勵磁線圈放在測量導管上下兩側，使磁感應密度與管道橫截面平行，以保證測量的準確度。
分段繞組式勵磁系統可以減小流量計體積，保證磁場均勻.所以已被普遍采用。
B測量管道
由于測量導管處在磁場中，為了讓磁力線能順利地穿過測量導管進人被測介質而不被分流或短路，*先，測*導管必須是非導磁材料制成;其次，為了減小電渦流，測量導管一般應選用高阻抗材料，在滿足強度要求的前提下，管壁應盡*薄;*三，為了防止電極上的流*信號被金屬管壁所短路.在測量導管內側應有一完整的絕緣襯里。襯里材料應根據被測介質，選擇其有耐腐蝕、耐腳損、耐高沮等性能的材料。常用材料有聚氨腸橡膠(60攝氏度).板丁橡膠(70攝氏度)、聚四氟乙姍( 120攝氏度 )等。
中小口徑電磁流量計的測勝導管用不導磁的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)或玻瑞鋼等制成;大口徑的側址導管用離心澆鑄的方法把橡膠、線圈和電極澆鑄在一起。可減小因渦流引起的誤差。
C電極
電極直接與被測液體接觸，因此巴必須耐腐蝕、耐磨、結構上防配、不導磁。大多效電極采用不銹鋼(lCrl8Ni9Ti)制成.也有用含扣不銹鋼 (1CrI8Nil 2Mo2Ti)的;對腐蝕性較強的介質.采用欽、鉑、耐酸鋼涂授黃金等。電極通常加工成矩形或圓形.其結構如圖4-41所示。特殊悄況下。為邀免電極污染.可采用電容檢側型電磁流*計.將電極置于測址導管襯里外，不與流體介質直接接觸. 所以有時也稱其為無電極電磁流量計。它可用來測量電導率很低((5x10-6S/m)的液體、漿液、滴液、泥漿等的流量。
D干擾調整機構
對于正弦波勵磁的電進流量計。傳感器應有干擾調整機構。它實際上是一個“變壓器調零”裝置.可以抑制由于“變壓器效應”而產生的正交干擾。
一體管道式電磁流量計選型
量程范圍確認
一般工業用電磁流量計被測介質流速以2~4m/s為宜，在特殊情況下，*低流速應不小于0.2m/s，*高應不大于8m/s。若介質中含有固體顆粒，常用流速應小于3m/s，防止襯里和電極的過分磨擦;對于粘滯流體，流速可選擇大于2m/s，較大的流速有助于自動消除電極上附著的粘滯物的作用，有利于提高測量精度。
在量程Q已確定的條件下，即可根據上述流速V的范圍決定流量計口徑D的大小，其值由下式計算:
Q=πD2V/4
Q:流量(㎡/h) D:管道內徑 V:流速(m/h)
電磁流量計的量程Q應大于預計的*大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計滿量程刻度的50為宜。
一體管道式電磁流量計特點
1、全數字量處理，抗干擾能力強，測量可靠，精度高、流量測量范圍可達150:1;
2、超低EMI開關電源，適用電源電壓變化范圍大，抗EMI性能好;
3、采用16位嵌入式微處理器，運算速度快，精度高，可編程頻率低頻矩形波勵磁，提高了電磁流量計流量測量的穩定性，功耗低;
4、采用SMD器件和表面貼裝(SMT)技術，電磁流量計的電路可靠性高;
5、管道內無可動部件，無阻流部件，測量中幾乎沒有附加壓力損失;
6、在現場可根據用戶實際需要在線修改量程;
7、測量結果與流速分布，流體壓力，溫度、密度、粘度等物理參數無關;
8、高清晰度背光LCD顯示，全中文菜單操作，使用方便，操作簡單，易學易懂;
9、具有RS485、RS232、Hart和Modbus等數字通訊信號輸出;(選配)
10、具有自檢與自診斷功能;
11、小時總量計錄功能，以小時為單位記錄流量總量，適用于分時計量制(選配);
12、內部具有三個積算器可分別顯示正向累積量反向累積量及差值積算量，內部設有不掉電時鐘，可記錄16次掉電時間。(選配);
13、紅外手持操作器，115KHZ通訊速率，遠距離非接觸操作轉換器所有功能(選配)。
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電磁流量計由傳感器和轉換器兩部分構成。它是基于法拉*電磁感應定律工作的，用來測量電導率大于5μS/cm導電液體的體積流量，是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。除可測量一般導電液體的體積流量外，還可用于測量強酸強堿等強腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。由于電磁流量計的優點諸多，因此被廣泛應用于石油、化工、化纖、冶金、輕紡、造紙、制糖、給排水、環保、食品等工業部門及市政管理，水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。
一體管道式電磁流量計的技術參數
|
公稱通徑(mm) (特殊規格可定制) |
管道式四氟襯里:DN10~DN600 |
| 管道式橡膠襯里:DN40~DN2200 | |
| 流動方向 | 正，反，凈流量 |
| 量程比 | 150:1 |
| 重復性誤差 | 測量值的±0.1% |
| 精度等級 | 管道式:0.5級，1.0級 |
| 被測介質溫度 | 普通橡膠襯里:-20~+60℃ |
| 高溫橡膠襯里:-20~+90℃ | |
| 聚四氟乙稀襯里:-30~+100℃ | |
| 高溫型四氟襯里:-20~+180℃ | |
|
額定工作壓力 (高壓可定制) |
DN10-DN150:≤1.6MPa |
| DN200-DN350:≤1.0MPa | |
| DN400-DN1000:≤0.6MPa | |
| DN450-DN2200:≤0.25MPa | |
| 流速范圍 | 0.1-15m/s |
| 電導率范圍 | 被測流體電導率≥5μs/cm |
| 信號輸出 | 4~20mA(負載電阻0~750Ω)，脈沖/頻率，控制電平 |
| 通訊輸出 | RS485,MODBUS協議，HART協議 |
| 供電電源 | AC220V或DC24V |
| 要求直管段長度 | 上游≥5DN，下游≥2DN |
| 連接方式 | 流量計與配管之間均采用法蘭連接，法蘭符合國標:GB/T9115.1-2000 |
| 防爆等級 | ExdeiallBT4-T6 |
| 防護等級 | IP65，特殊訂制*高可達IP68 |
| 環境溫度 | -25~+60℃ |
| 相對溫度 | 5%~95% |
| 消耗總功率 | 小于20W |
1、磁路系統
磁路系統331的作用是產生均勻的直流或者交流磁場。直流勵磁包括永磁場的恒定勵磁和直流電流勵磁的恒定磁場。本文中采用的交流勵磁，使用的是5Hz的低頻正弦波進行勵磁。在非滿管電磁流量計傳感器的測量管上下有兩只勵磁繞組組成，非滿管電磁流量的轉換器勵磁電路產生勵磁電流，通往勵磁線圈，產生工作磁場。
2、電磁流量計的測量管
測量導管處于磁場之中，在傳感器的中心位置，流體從中通過，它必須能夠承擔流體介質的工作壓力，還要能夠負擔勵磁線圈對測量電極的靜電屏蔽作用， 因此測量管的材質必須是非導磁的，高電阻率、低導熱率并且具有一定的機械強度，一般采用不銹鋼、玻璃鋼、鋁及其他高強度材料。這里的測量管的材質選用的是不銹鋼。
3、電磁流量傳感器的襯里
電磁流量計工作的基本條件之一，是測量管內壁除電極處外，其余地方的法向電流為零，這需要測量管壁絕緣，它可以保護感應電動勢不被金屬管短路，因此，導電的金屬測量管內壁和法蘭端面襯以絕緣襯里，同時該絕緣襯里還使其具有耐腐、耐磨等性能，這里是用聚四氟乙烯作為絕緣襯里的材料，一般情況下， 襯里材料有聚四氟乙烯、橡膠、聚氯乙烯、聚氨酯橡膠、工業陶瓷等。這里用的聚四氟乙烯具有化學性能很穩定，耐沸騰的鹽酸、硫酸、王水和濃堿的腐蝕。
4、電磁流量傳感器的測量電極
電極直接與被測液體接觸，因此必須耐腐蝕、耐磨、結構上防漏、不導磁。三對測量電極材質選擇316L，適用于工業廢水，以及弱腐蝕性的酸、堿、鹽溶液，且價格低廉。電極對測量介質的耐腐蝕性是選擇材料*先考慮的因素，可以選擇除316L以外的金屬材料，如含鉬耐酸鋼，哈氏合金B、C，鈦、鉭、鉑銥合金等。接地電極選擇和測量電極相同的材質，可以實現可靠地、穩定地將導電液體作為差動流量信號的基準點與轉換器的信號連接起來，它與液體之間形成相近或大致相等的極化電位，儀表可以穩定輸出。
5、電磁流量傳感器中的差壓傳感器
差壓傳感器是一種用來測量兩個壓力之間差值的傳感器，可以用于測量氣體流量、液位高低。差壓傳感器的測量原理有很多種，有電阻應變片式、半導體應變片式、壓阻式、電感式、電容式、諧振式和電容加速式。這里利用它可以測量液位高低的功能，實現液位的測量。液位高低測定方法，測量高低液面的壓差值， 再根據液體密度，換算出液位值。差壓傳感器的一端接在測量管道的底部，另一端接在測量管底部，當流體處于非滿管狀態下時，該差壓傳感器測量到液體和氣體之間的差壓信號后，經過計算可以得到流體當前的液位值。應用在非滿管開封電磁流量計中，需要注意的事項時，該差壓傳感器能夠測量的介質是導電液體和氣體， 并且精度較高。否則，液位出現一些小的波動的時候，差壓傳感器便無法感知，不能實現流體液位的準確測量一體式電磁流量計的傳感器主要由勵磁系統、測量管道、絕緣襯里、電極、外殼和干擾調整機構等構成，其具體結構隨著測量導管口徑的大小而不同。
A勵磁系統
勵磁系統主要包括勵磁繞組和鐵芯，用以產生勵磁方式所規定波形的磁場。一般工業用電磁流量計的磁場大都用電磁鐵產生，磁場電源由轉換器提供。產生磁場的勵磁繞組和鐵芯、磁扼的結構形式根據測量導管口徑的不同，一般有以下三種常用結構形式。
(1)變壓器鐵芯型。它適用于直徑10mm以下的小口徑的電磁流量計傳感器，其結構如圖所示。這種結構通過測量導管的磁通較大，在同樣的流速下可得到較大的感應電勢。但當口徑較大時，不僅增加傳感器的體積和重量，造成制造和維護困難;而且由于兩電極間的距離較大，空間間隙也較大.湘磁磁通將明顯增加.電于擾較嚴重，使儀表工作不夠穩定。
(2)集中繞組型。它適用于口徑在10-100mm內的中等口徑傳感器，它由兩只串聯或并聯的無骨架馬鞍形勵磁繞組組成，上下各一只夾持在測量導管上。為了保證磁場均勻，一般在線圈的外面加一層用0.3-0.4mm厚的硅鋼片制成的磁扼，并在勵磁繞組中間加了一對極靴，如圖所示。
(3)分段繞制型。它適用于口徑大于100mm的傳感器，如圖所示。馬鞍形的勵磁線圈按余弦分布規律繞制，靠近電極部分的線圈繞得密一些，遠離電極部分的線圈繞得稀一些，以得到均勻磁場。線圈外加一層磁扼.但無需極靴。按此分段繞制的鞍形勵磁線圈放在測量導管上下兩側，使磁感應密度與管道橫截面平行，以保證測量的準確度。
分段繞組式勵磁系統可以減小流量計體積，保證磁場均勻.所以已被普遍采用。
B測量管道
由于測量導管處在磁場中，為了讓磁力線能順利地穿過測量導管進人被測介質而不被分流或短路，*先，測*導管必須是非導磁材料制成;其次，為了減小電渦流，測量導管一般應選用高阻抗材料，在滿足強度要求的前提下，管壁應盡*薄;*三，為了防止電極上的流*信號被金屬管壁所短路.在測量導管內側應有一完整的絕緣襯里。襯里材料應根據被測介質，選擇其有耐腐蝕、耐腳損、耐高沮等性能的材料。常用材料有聚氨腸橡膠(60攝氏度).板丁橡膠(70攝氏度)、聚四氟乙姍( 120攝氏度 )等。
中小口徑電磁流量計的測勝導管用不導磁的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)或玻瑞鋼等制成;大口徑的側址導管用離心澆鑄的方法把橡膠、線圈和電極澆鑄在一起。可減小因渦流引起的誤差。
C電極
電極直接與被測液體接觸，因此巴必須耐腐蝕、耐磨、結構上防配、不導磁。大多效電極采用不銹鋼(lCrl8Ni9Ti)制成.也有用含扣不銹鋼 (1CrI8Nil 2Mo2Ti)的;對腐蝕性較強的介質.采用欽、鉑、耐酸鋼涂授黃金等。電極通常加工成矩形或圓形.其結構如圖4-41所示。特殊悄況下。為邀免電極污染.可采用電容檢側型電磁流*計.將電極置于測址導管襯里外，不與流體介質直接接觸. 所以有時也稱其為無電極電磁流量計。它可用來測量電導率很低((5x10-6S/m)的液體、漿液、滴液、泥漿等的流量。
D干擾調整機構
對于正弦波勵磁的電進流量計。傳感器應有干擾調整機構。它實際上是一個“變壓器調零”裝置.可以抑制由于“變壓器效應”而產生的正交干擾。
一體管道式電磁流量計選型
量程范圍確認
一般工業用電磁流量計被測介質流速以2~4m/s為宜，在特殊情況下，*低流速應不小于0.2m/s，*高應不大于8m/s。若介質中含有固體顆粒，常用流速應小于3m/s，防止襯里和電極的過分磨擦;對于粘滯流體，流速可選擇大于2m/s，較大的流速有助于自動消除電極上附著的粘滯物的作用，有利于提高測量精度。
在量程Q已確定的條件下，即可根據上述流速V的范圍決定流量計口徑D的大小，其值由下式計算:
Q=πD2V/4
Q:流量(㎡/h) D:管道內徑 V:流速(m/h)
電磁流量計的量程Q應大于預計的*大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計滿量程刻度的50為宜。
一體管道式電磁流量計特點
1、全數字量處理，抗干擾能力強，測量可靠，精度高、流量測量范圍可達150:1;
2、超低EMI開關電源，適用電源電壓變化范圍大，抗EMI性能好;
3、采用16位嵌入式微處理器，運算速度快，精度高，可編程頻率低頻矩形波勵磁，提高了電磁流量計流量測量的穩定性，功耗低;
4、采用SMD器件和表面貼裝(SMT)技術，電磁流量計的電路可靠性高;
5、管道內無可動部件，無阻流部件，測量中幾乎沒有附加壓力損失;
6、在現場可根據用戶實際需要在線修改量程;
7、測量結果與流速分布，流體壓力，溫度、密度、粘度等物理參數無關;
8、高清晰度背光LCD顯示，全中文菜單操作，使用方便，操作簡單，易學易懂;
9、具有RS485、RS232、Hart和Modbus等數字通訊信號輸出;(選配)
10、具有自檢與自診斷功能;
11、小時總量計錄功能，以小時為單位記錄流量總量，適用于分時計量制(選配);
12、內部具有三個積算器可分別顯示正向累積量反向累積量及差值積算量，內部設有不掉電時鐘，可記錄16次掉電時間。(選配);
13、紅外手持操作器，115KHZ通訊速率，遠距離非接觸操作轉換器所有功能(選配)。
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