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                      電磁流量計的工作原理及故障分析

                      文章出處:華仁儀表 發表時間:2020-01-30 09:19

                      一、電磁流量計的工作原理

                      電磁流量計是基于法拉第電磁感應定律而工作的流量測量儀表。它能測量具有一定電導率的液體或液、固混合物的體積流量,常用于檢測酸、堿、鹽含固體顆粒(或纖維)液體的流量,這是它優越于其他流量計的特點。

                      電磁流量計由變送器和轉換器組成,電磁流量變送器由磁路系統、測量導管、電極、外殼和干擾信號調整裝置等部分組成,它將流量的變化轉換成感應電勢的變化。轉換器由電子元器件組成,它將微弱的感應電勢放大,并轉換成統一的標準信號輸出,以便進行遠傳指示、記錄、積算和調節。

                      v=流速

                      A = 管道橫截面

                      Q 體積流量= v * A

                      感應電動勢U = B * L * V(L =電極距離,B =磁場強度)

                      二、電磁流量計的特點

                      1.被測介質的管內無可動部件,無突出管內的部件,所以壓損很小。當流量計采取防腐蝕襯里的情況下,可檢測具有腐蝕性介質的液體的流量,并能檢測含有顆粒、懸浮物的液體的流量,如紙漿、泥漿的流量。

                      2.檢測時與介質的溫度、壓力、粘度無關。輸出電流I與流量F成線性關系。儀表刻度值可適應1~10m/s的流速變化,所以使用的流速范圍較廣。

                      3.可檢測脈動流量,這是優于其他流量計的地方,檢測時反應較快。

                      4.儀表的口徑范圍大,能從直徑1mm~3m。此外測量范圍大, 其量程比高達1:100,表的精度能達0.5級或更高。

                      5.被測介質須是導電的液體,不能檢測氣體、蒸汽。此外,結構復雜,成本高。

                      6.有的流量計還具有雙向流量測量功能,能顯示正、反向流量,并具備雙向電流、頻率輸出,分別記錄、保存。

                      三、電磁流量計與轉換器的安裝環境

                      (1)傳感器應安裝在干燥通風的地方,避免潮濕、容易積水受淹的場所,還應盡量避免陽光直射和雨水直接淋澆。

                      (2)應盡可能避免安裝在周圍環境溫度過高的地方。一體型結構的電磁流量計還受制于電子元器件環境溫度,要低些。

                      (3)安裝傳感器的管道上應無較強的漏電流,應盡可能地遠離有強電磁場的設備,如大機電、大變壓器等,以免引起電磁場干擾 。

                      (4)安裝傳感器的管道或地面不應有強烈的震動,特別是一體型儀表 。

                      (5)安裝傳感器的地點要考慮工作人員現場維修的空間。

                      (6)轉換器周圍環境溫度在-10~45℃間(經濟型電磁流量計)

                      (7)轉換器空氣的相對濕度≤85%

                      (8)轉換器安裝地點無強烈震動

                      (9)轉換器周圍空氣不含有腐蝕性氣體

                      (10)轉換器應盡量安裝在室內。安裝在室外時,還應采取防日曬雨淋的措施。

                      四、電磁流量計常見故障

                      1.流量計開始投運或正常投運一段時間后發現儀表工作不正常,應首先檢查流量計外部情況,如電源是否良好、管道是否泄露或處于非滿管狀態、管道內是否有氣泡、信號電纜是否損壞、轉換器輸出信號(即后位儀表輸入回路)是否開路。切記盲目拆修流量計。

                      2.安裝方面:通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障,常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管系最高點;或安裝在自上而下的垂直管上,可能出現排空;或傳感器后無背壓,流體直接排入大氣而形成測量管內非滿管。

                      3.傳感器檢查:(1)在管道充滿介質的情況下,用萬用表測量接線端子A、B與C之間的電阻值,A-C、B-C之間的阻值應大至相等。若差異在1倍以上,可能是電極出現滲漏、測量管外壁或接線盒內有冷凝水吸附。

                      (2) 在襯里干燥情況下,用MΩ表測A-C、B-C之間的絕緣電阻(應大于200MΩ)。再用萬用表測量端子A、B與測量管內二只電極的電阻(應呈短路連通狀態)。若絕緣電阻很小,說明電極滲漏,應將整套流量計返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50MΩ以上且步驟(1)的檢查結果正常,則可能是測量管外壁受潮,可用熱風機對外殼內部進行烘干。

                      (3)檢查X、Y與C之間的絕緣電阻,應在200MΩ以上,若有所下降,用熱風對外殼內部進行烘干處理。實際運行時,線圈絕緣性下降將導致測量誤差增大、儀表輸出信號不穩定。

                      4.傳感器內壁附著層:由于電磁流量計常用來測量臟污流體,運行一段時間后,常會在傳感器內壁積聚附著層而產生故障。這些故障往往是由于附著層的電導率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層,則電極回路將出現斷路,儀表不能正常工作;若附著層電導率顯著高于流體電導率,則電極回路將出現短路,儀表也不能正常工作。所以,應及時清除電磁流量計測量管內的附著結垢層。

                      5.測量流體:被測液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計的正常工作,但隨著氣泡的增大,儀 表輸出信號會出現波動,若氣泡大到足以遮蓋整個電極表面時,隨著氣泡流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現更大的波動。低頻方波勵磁的電磁流量計測量固體含量過多漿液時,也將產生漿液噪聲,使輸出信號產生波動。測量混合介質時,如果在混合未均勻前就進入流量傳感進行測量,也將使輸出信號產生波動。電極材料與被測介質選配不當,也將由于化學作用或極化現象而影響正常測量。

                      6.環境方面:通常主要是管道雜散電流干擾,空間強電磁波干擾,大型電機磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護就可獲得滿意結果,但如遇到強大的雜散電流(如電解車間管道,有時在兩電極上感應的交流電勢峰值Vpp可高達1V),尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等。空間電磁波干擾一般經信號電纜引入,通常采用單層或多層屏蔽予以保護。

                      7.接地要求:(1)從電磁流量計的工作原理和流量感應信號電流的回路來分析,傳感器和轉換器的接地端必須與被測介質同電位。

                      (2)接地。以大地為零電位,減少外界干擾。一般情況下,工藝管道都是金屬管,本身都是接地的,這點要求很容易滿足。但是在外界電磁場干擾較大的情況下,電磁流量計應另行設置接地裝置,接地線采用截面大于5mm2的多股銅線,傳感器的接地線絕不能接在電機或其它設備的公共地線上,以避免漏電流的影響。接地電阻應小于10Ω。

                      五、電磁流量計的正確接線

                      (1)勵磁電纜可選用YZ中型橡套電纜,其長度與信號電纜一樣 。

                      (2)信號電纜和其他動力電源電纜必須嚴格分開,不能敷設在同一根管子內,不能平行敷設,不能絞合在一起,應分別單獨穿在鋼管內。

                      (3)信號電纜和勵磁電纜盡可能短,不能將多余的電纜卷在一起,應將多余電纜剪掉,并重新焊接頭,電纜進入傳感器電氣接口時,在端口處做成U型,這樣可以防止雨水滲透到傳感器中。

                      (4)分體型電磁流量計勵磁電纜和轉換器之間的連接用專用接線完成,轉換器和外部的連接同一體型電磁流量計。

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