[摘要]流量?jī)x表是能源計(jì)量?jī)x表的重要組成部分，合理地選用流量?jī)x表是計(jì)量正確的可靠保證。文章介紹了電磁流量計(jì)的基本原理、特點(diǎn)以及安裝使用。電磁流量計(jì)用來(lái)檢測(cè)水流量，有效地克服了傳統(tǒng)孔板、差壓流量計(jì)計(jì)量的缺陷。它的測(cè)量范圍度大，響應(yīng)快，計(jì)量數(shù)據(jù)正確，給操作工提供了操作依據(jù)。
制氧機(jī)組冷卻供水系統(tǒng)距離控制室較遠(yuǎn)，均為無(wú)人值守。由于原檢測(cè)裝置的缺陷，數(shù)據(jù)顯示不能正確地反映蓄水池的供水量，因而不能監(jiān)視蓄水池水滿溢和缺水的情況，全靠工人巡.回檢查。常常出現(xiàn)低水位和水滿溢的情況，不能及時(shí)補(bǔ)水或斷水，對(duì)生產(chǎn)不利，同時(shí)也造成了水資源的浪費(fèi)。我們?cè)诠┧?jì)量檢測(cè)過(guò)程中，采用電磁流量計(jì)對(duì)原孔板、差壓測(cè)量系統(tǒng)裝置進(jìn)行了改造，克服了原孔板流量計(jì)的缺陷，解決了孔板測(cè)量范圍度小的難題，以及差壓傳感器正、負(fù)引壓管內(nèi)容易聚集氣泡所造成的計(jì)量誤差問(wèn)題。同時(shí)將流量信號(hào)接到PKS系統(tǒng)上，為計(jì)量管理部門和操作工提供了正確的計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和正確的操作依據(jù)，解決了原裝置測(cè)量數(shù)據(jù)長(zhǎng)期計(jì)量不準(zhǔn)的難題，也避免了水資源的浪費(fèi)。
1基本原理
電磁流量計(jì)的基本原理是以法拉第電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該原理用于測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)的導(dǎo)電性流體。導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)，并且流體流動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向相垂直(見圖1)，產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，流體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)被位于管子徑向兩端的一對(duì)電極拾取，該信號(hào)電壓Up與磁場(chǎng)強(qiáng)度B、電極間距離D和平均流速。成正比。磁場(chǎng)強(qiáng)度B和電極距離D是常數(shù)，所以信號(hào)電壓與平均流速v成正比。計(jì)算公式如下:
根據(jù)體積流量的計(jì)算公式表明，信號(hào)電壓UE與平均流速ʋ成線形正比。只要測(cè)得液體的流速，就可測(cè)得液體的流量，即:
在信號(hào)轉(zhuǎn)換器中該感應(yīng)信號(hào)電壓被變換成可編程的模擬和數(shù)字輸出信號(hào)送出。
2特點(diǎn)及應(yīng)用
(1)由于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)部無(wú)可動(dòng)元件和阻流體，幾乎沒有壓力損失，所以反應(yīng)十分靈敏。
(2)測(cè)量導(dǎo)涂層或襯里可解決腐蝕性介質(zhì)流量的測(cè)量，檢測(cè)過(guò)程中不受被測(cè)量介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度以及流動(dòng)狀態(tài)等變化的影響，沒有測(cè)量滯后現(xiàn)象。
(3)測(cè)量范圍寬，最高可達(dá)100:1,一般為10:1，流速一般可達(dá)1~6m3/s。測(cè)量管徑范圍可從2mm到2400mm。
(4)測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流量成線性關(guān)系，流體的體積流量與介質(zhì)的物性(如溫度、壓力、密度、粘度等)流動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
電磁流量計(jì)也有其局限性不足之處，就是使用溫度和壓力不能太高，溫度-般不超過(guò)120℃，壓力一般不要超過(guò)1.6MPa。應(yīng)用范圍有限，不能用來(lái)測(cè)量氣體等非導(dǎo)電流體的流量。
由于電磁流量計(jì)用于導(dǎo)電液體的流量測(cè)量有其優(yōu)越性，且線性好，穩(wěn)定、可靠，電信號(hào)適宜于遠(yuǎn)距離傳輸，且安裝維護(hù)方便，前景廣闊。
3設(shè)計(jì)選型及安裝
3.1設(shè)計(jì)選型
原計(jì)量檢測(cè)為節(jié)流式孔板、差壓檢測(cè)裝置，我們對(duì)其計(jì)量數(shù)據(jù)檢測(cè)不準(zhǔn)的情況進(jìn)行了分析，主要有兩個(gè)方面的因素造成，-是孔板的測(cè)量范圍度不夠。孔板設(shè)計(jì)常用流量為15~20m3/h,實(shí)際使用中最小流量為7m3/h,最大流量50m3/h,在小流量和大流量時(shí)都會(huì)出現(xiàn)較大誤差;二是流體有氣泡。供水系統(tǒng)的供水管道為DN100mm,最大流量可以達(dá)到240m3/h，出水口為敞放式排水，常常處于非滿管狀態(tài)，以及由于供水設(shè)備或管道安裝等方面的因素，存在不正常節(jié)流的現(xiàn)象，常常有氣泡聚集在傳感器的正、負(fù)壓室內(nèi)，造成測(cè)量數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏差。
根據(jù)機(jī)組供水系統(tǒng)的情況和測(cè)量裝置的可適用性、可靠性以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等情況，我們選擇了DE43F一體型電磁流量計(jì)對(duì)原測(cè)量裝置進(jìn)行換型改造。電磁流量計(jì)的測(cè)量范圍寬，響應(yīng)快，不受溫度、壓力變化的影響，安裝方便，可滿足供水系統(tǒng)檢測(cè)計(jì)量的需要。
根據(jù)工藝方面提出的參數(shù)，供水量的常用流量在12~15m3/h之間，最小水流量7m3/h,最大水流量可達(dá)50m3/h,水壓力在0.2~0.3MPa之間(閥前壓力)，水溫度為常溫。在設(shè)計(jì)時(shí)，電磁流量計(jì)的管道口徑選擇了DN50mm的管道，最大流量為60m3/h,這樣既節(jié)約了成本，又滿足了日常供水計(jì)量的需要。
3.2安裝
電磁流量計(jì)的正確安裝對(duì)其正常運(yùn)行極為重要，電磁流量計(jì)的安裝環(huán)境和安裝位置亦關(guān)系到計(jì)量的正確，可靠。按照電磁流量計(jì)的安裝要求，安裝方向或水平或垂直、傾斜均可，不受限制。本裝置采用了水平安裝，并保證了流量計(jì)上游管道直管段大于5D(實(shí)際達(dá)12D)，下游管道直管段大于3D(實(shí)際達(dá)10D)要求。
傳感器安裝處應(yīng)具有-定背壓，否則傳感器出口直接排空易造成測(cè)量管內(nèi)液體非滿管，為不良的安裝位置，應(yīng)予以避免，因此在出水管道的安裝上考慮了一段向上傾斜的安裝位置見圖2,使電磁流量計(jì)的安裝位置始終位于出口管道下方，保證液體在任何時(shí)候都能夠充滿測(cè)量管道，避免了測(cè)量誤差，滿足了必要.的安裝要求。管道采用了法蘭連接，便于安裝、檢修維護(hù)方便。
電磁流量計(jì)安裝在一根DN50mm的管道上，原供水管為φ108mm，將其作為旁通用途。正常情況時(shí)，打開V1、V3閥，關(guān)閉V2閥，補(bǔ)充水通過(guò)電磁流量計(jì)計(jì)量后向蓄水池供水。當(dāng)電磁流量計(jì)故障或者檢修時(shí)，關(guān)閉V3閥，打開V1、V2閥向蓄水池供水，以保證生產(chǎn)不受影響，還可以方便電磁流量計(jì)的零點(diǎn)校驗(yàn)。安裝示意圖見圖3。
由于電磁流量計(jì)安裝在露天現(xiàn)場(chǎng)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及安全，電磁流量計(jì)的供電采用了DC.24V電源，由泵站儀表柜內(nèi)的穩(wěn)壓電源供給。
電氣連接見原理框圖4。電磁流量計(jì)將拾取的流量信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換和運(yùn)算處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，送到泵站儀表柜的二次儀表(數(shù)顯控制儀WPS-80型).上顯示，同時(shí)將其數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)組控制室的DCS--PKS系統(tǒng)上，通過(guò)監(jiān)視畫面可監(jiān)測(cè)供水量的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量,操作工即可根據(jù)其顯示數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)供水量。
4干擾與接地
電磁流量計(jì)是基于導(dǎo)電性流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)推算流體流量的測(cè)量?jī)x表，其基本工作原理是電磁感應(yīng)定律。因此電磁耦合、靜電感應(yīng)是電磁流量計(jì)干擾噪聲的首要來(lái)源，在管線上存在雜.散電壓干擾。為了保證液體與地同電位，避免液體與.地有電位差以及因空間電磁干擾而造成的測(cè)量誤差，所以，對(duì)接地做了嚴(yán)格的要求。本裝置與管道為固定法蘭連接，固定法蘭和管道以及流量傳感器均用2.5mm2的銅芯線作了良好的接地見圖5。
經(jīng)檢測(cè)，該裝置的接地電阻為8.2Ω，(安裝要求小于100Ω)，除了將傳感器接地外，還用銅線跨接在管道的兩法蘭上，保證了接地牢固、可靠，減少了電磁耦合、靜電感應(yīng)引起的干擾。空間電磁干擾-般經(jīng)過(guò)電纜引人，我們采用了單層屏蔽信號(hào)電纜予以保護(hù)，同時(shí)，由于該電磁流量計(jì)為--體型(其傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起)，縮短了信號(hào)線與激磁線的長(zhǎng)度并且隱蔽在儀表內(nèi)部，也減少了信號(hào)衰減和空間電磁波的噪聲侵人，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的正確、可靠。實(shí)際使用運(yùn)行中，定期用萬(wàn)用表檢查兩電極與地端的絕緣電阻。
5校驗(yàn)檢查
(1)系統(tǒng)零位檢查
當(dāng)系統(tǒng)安裝完成后，按照廠家要求做了系統(tǒng)零點(diǎn)校驗(yàn)。電磁流量計(jì)系統(tǒng)零點(diǎn)的校驗(yàn)可用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式進(jìn)行。檢查時(shí)，流量傳感器的流體應(yīng)處于絕對(duì)靜止，同時(shí)保證流量傳感器測(cè)量管內(nèi)充滿液體，然后對(duì)systemzero(系統(tǒng)零位)參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)零位調(diào)整，用“ENTER"鍵選擇參數(shù)，用ARROWA鍵選擇方式(手動(dòng)或自動(dòng))，這里選擇自動(dòng)(automatic)，按ENTER啟動(dòng)程序。在調(diào)整中，顯示器上從255至實(shí)際“0”值的倒計(jì)數(shù)，過(guò)程約20s完成，在實(shí)際操作中該過(guò)程進(jìn)行兩次。
(2)量程檢查
根據(jù)該電磁流量計(jì)的生產(chǎn)廠家說(shuō)明書說(shuō)明，量程的校驗(yàn)在流量計(jì)出廠前有專門的稱重實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了校準(zhǔn)，我們?cè)谑褂弥兄粚?duì)其量程值進(jìn)行了確認(rèn)，以及對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定作了檢查。
6電磁流量計(jì)的可靠性及維護(hù)
提高電磁流量計(jì)的可靠性，就是盡可能的減少和消除故障。而實(shí)際上故障是多樣的，有的是儀表線路、電氣以及環(huán)境因素引起的;有的是系統(tǒng)中元件，元件/組件組合因素造成的;有的是安裝不規(guī)范造成的。還有流體介質(zhì)的導(dǎo)電性能、或水中帶有大量空氣等，均會(huì)影響測(cè)量計(jì)量的正確可靠。有些故障通過(guò)調(diào)整可以解決，有些故障則需要在使用中通過(guò)有效的維護(hù)管理來(lái)解決。
與其它儀控設(shè)備一樣，為保證電磁流量計(jì)的可靠性，除了在規(guī)定的條件下運(yùn)行外，需要維護(hù)人員加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的掌握，還需要加強(qiáng)初期的維護(hù)。大部分儀表設(shè)備的故障均在運(yùn)行初期較高，要勤觀察，勤巡、點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，隨時(shí)處理和報(bào)告。還應(yīng)作好其運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理，作為一種新型儀表的應(yīng)用，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行跟蹤，作好歷史記錄，便于對(duì)其掌握及推廣”應(yīng)用。
7結(jié)束語(yǔ)
流量計(jì)量是企業(yè)能源消耗的計(jì)算工具，是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要參數(shù)之--。流量計(jì)量?jī)x表得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)精度高、可靠性好、智能化儀表日益青睞。選用的電磁流量計(jì)體現(xiàn)了安裝方便，測(cè)量數(shù)據(jù)直觀可靠，易于操作等特點(diǎn)，給計(jì)量部門提供了正確真實(shí)的數(shù)據(jù)，為節(jié)約能源提供了依據(jù),起到了良好的效果，有較好的推廣前景。
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