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电磁流量计工作原理和日常维护

2018-07-10 18:46:37 点击数:

介绍

电磁流量计(以下称为EMF)是通过使用法拉第电磁感应定律测量导电液体的体积流量的仪表。在20世纪50年代早期,电磁流量计实现了工业应用。近年来,全球电磁流量计的产量占工业流量计数量的5%至6.5%。

1电磁流量计原理

1.1、电磁流量计的工作原理

电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律[1],即当导体切断磁场中的磁场线时,感应电动势垂直于磁场方向和运动方向在导体的两端引入导体。感应电动势的大小与感应强度和运动速度成比例。导电液体在垂直于磁场的非磁性测量管中流动,并且在垂直于流动方向的方向上产生与流速成比例的感应电位,并且该值如下:

E = K×B×d×V

在公式E -----中感应的电动势,即流量信号,V。

K -----传感器的校正系数。

B -----磁感应,T

D ----电极间距和测量管内径,m。

V ----导电介质的平均流速,m / s。

电磁流量计工作原理图

电磁流量计工作计划

感应电动势“E”由安装在内管壁上的两个电极检测,感应的“E”信号通过连接到电极的引线传输到转换器的信号处理单元,通过处理放大信号。对单片机进行流量和流量显示,并将其转换为统一的,标准的电流信号,频率信号和所需的各种报警信号输出。随着通信技术的发展,电磁流量计也是从一台机器中获得的。仪器逐渐向网络化仪器的过渡迈进,可以轻松实现工业过程的远程调试,监控和自动处理。

1.2、电磁流量计的组成

电磁流量计主要由电磁流量传感器和电磁流量转换器组成,连接方式分为集成电磁流量计和分体式电磁流量计。传感器安装在被测介质的管道上,以将导电介质的流速(流速)线性地转换成感应电位“E”信号。

转换器将工作磁场的激励电流提供给传感器,并接收感应电位信号,并对要转换成电流和频率信号输出的信号执行一系列处理。

1.2.1、电磁流量传感器

电磁流量传感器的形式主要由激励模式决定,通常为4部分组成。

1)测量管:被测介质流过的通道。通常由非导磁材料构成,非导磁金属管(通常为不锈钢)衬有绝缘衬里。

2)工作磁场:通过激励励磁线圈产生。励磁系统主要由励磁线圈,极板,磁轭等组成;激励线圈在通电时产生恒定的磁场,并直接安装在导管上并垂直于电极的轴线,磁场的分布将影响电磁流的线性。重复性。轭是垂直平面,其将磁力线均匀地分布到电极的轴上,以提高传感器的测量精度和测量稳定性。

3)信号检测部分:包括电极,电极引线,电极屏蔽罩和接线盒;电极直接与被测介质接触,感应电压信号通过电极输出到转换器的信号处理单元。

4)外壳:磁路与外界隔离并受到保护。

1.2.2、电磁流量转换器

由传感器产生的电极信号或测量电压具有非常弱的值(或信号),通常为μV至mV,并且干扰分量非常复杂。信号幅度直接受到磁场波动的影响,因此传感信号不能直接用于流动。显示。转换器的任务是通过对传感器测量的信号进行滤波,整形,放大,并提取真实反应流速的电压信号。该信号被转换为数字信号,可由计算机通过A / D直接处理。

转换器一般由低频矩形波(双频,高频)恒流源激励电路,差分前置放大器,主放大器,同步采样保持电路,模拟电流输出和频率输出组成。 ,流量累加器转换电路和CPU。和外围存储器,键盘显示驱动器和数字通信电路,辅助功能,如励磁报警,空管报警电路,电源电路等。转换器的一般输出类型是4mA至20mA输出,频率/脉冲输出,上限和下限,以及异常报警输出。它还可以通过RS485,HART通信和PROFIBUS-PA(现场总线)等数字接口直接用于过程系统。从激励方法可以将转换器的类型分为恒流源激励和磁场变化补偿方法。通常,使用恒流源激励,其为励磁线圈提供恒定电流。今天的电磁流量计通常使用直流脉冲方波激励来确保电磁流量计的低功耗。

1.3、电磁流量计的特点

优点:结构简单,电磁流量计测量通道为无阻塞流量检测元件的光滑直管,适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固两相流体,如纸浆,煤水泥浆,泥浆,泥浆和污水,因为它不容易堵塞。

由于电磁流量计中没有节流阀,当被测介质在传感器的测量管内流动时,不会产生由检测到的流量引起的压力损失,仅消耗10W~20W的电能,节能效果显着,需要低阻力损失。大直径供水管是最合适的。

电磁流量计测量的体积流量实际上不受流体密度,粘度,温度,压力和电导率的变化的影响(只要它高于某个阈值)。

电磁流量计测量范围大,无初始流量限制。它可以测量接近零和小流量。对于相同直径的传感器,满量程流量可任意设定在15m / s以下,可选流量范围宽。

电磁流量计的直径比其他类型的流量计宽,从几毫米到3米。可以测量正向和反向双向流量,仪器的输出本质上是线性的,并且在保证直管段的前提下具有相同的测量精度。

耐腐蚀,易于选择流体接触部件的材料,可应用于腐蚀性流体。

缺点:

电磁流量计不能测量导电率非常低的液体,通常导电率小于5μS/ cm,如石油产品和有机溶剂。无法测量气体,蒸汽,并含有更多的大气泡

由于衬里材料和电绝缘材料的限制,通用电磁流量计不能用于高温液体;某些型号用于低于室温的液体,并且绝缘会被测量管外部的冷凝(或霜冻)破坏。

2、电磁流量计的应用

电磁流量计广泛用于应用中,大直径仪器主要用于给排水工程。中小口径通常用于难以测量的流体或高需求区域,例如造纸工业中纸浆和黑液的测量,有色金属冶炼工业中的纸浆,选煤厂中的煤浆,以及化学工业中强腐蚀性液体。小口径和小口径通常用于具有卫生要求的地方,如制药业,食品工业和生物工程[3]。

3、电磁流量计的装配和测试

3.1、电磁流量转换器的检测

检查购买的电磁流量转换器的整体性能和技术规格是否符合设计标准。使用的仪器有:台式电流表,频率计,万用表,电磁流量计模拟信号器。根据企业标准和购买的转换器的技术协议重新检查转换器。检查内容如下。

3.1.1、对于RPmag60系列和智能电磁流量计转换器需要检查

视力检查

正确组装,板焊标准,液晶面板没有明显的划痕。

功能检查

首先输入用户密码,检查仪表是否可以设置和调整。主要检查项目如下:测量管道直径,仪表量程设置,测量阻尼时间,测量方向设置,流量零点校正,小信号截止点,流量总计算显示,电流输出类型,脉冲输出模式,脉冲单位等效,频率输出范围,空管报警许可,空管报警阈值,上限和下限报警许可,上下限报警值,传感器系数值,励磁模式选择,流量校准系数,仪表计算系数,电流零点校正,当前丰满度校正,工厂校准系数。

技术指标检查

使用频率计和万用表观察输出频率和输出电流是否与模拟信号器输入的流量信号一致,并与转换器的原始记录一致。

在上述项目合格后,转换器连接到模拟信号源,电池老化168小时。

3.1.2、用于西门子电磁流量计转换器(SITRANSFM系列转换器)需要检查

视力检查

记下转换器的类型(MLFB编号),转换器的序列号。

仪表数量表现检查

转换器的接收信号端连接到模拟流信号发生器,接收激励信号的两个接收端与模拟流信号发生器的相应端连接。模拟流量信号发生器一般使用1.55 m / s,内部程序写为DN50;转换器的流量显示值与模拟流量信号发生器设定的流量一致。

转换器识别检查

打开电源并检查转换器MLFB代码是否与转换器外部提供的代码一致。检查后,将其加载到库中。

3.2、机器装配和检查

电磁流量计校准完成后,需要整机组装工作。在组装整个机器之前,转换器和传感器应该一一对应。以下是西门子电磁流量计装配的一个例子,具体步骤如下。

3.2.1、西门子电磁流量计一体机组装和测试

将写入的PIC12C509A芯片插入传感器的SMART-PLUG信号传输板,打开转换器液晶显示面板,拔下激励传输端子,插入连接到传感器的激励端子。

连接电源:此时,请注意转换器是220V电源还是24V电源。如果连接了错误的电源,转换器电源将烧毁。

打开电源时,检查传感器序列号(例如99900102)是否可以出现。最初判断转换器和传感器通信传输是否正常。然后检查转换器的出厂编号是否与转换器铭牌上的编号相同。

查看转换器上的菜单

为避免在编写PIC12C509A程序时出错,请确认6.7.2,6.7.3,6.7.4,5.2.6.1与校准值或实际传感器要求一致。

6.7.2 CFH值(1k / s液压参考工况下的水校准值)

6.7.3ZPH值(液压零点的水校准值)

6.7.4励磁频率(励磁频率取决于传感器和电源,一般DN2~DN100为12Hz,DN125~DN600为6Hz,DN700~DN3000为3Hz)

6.5.1励磁电压(励磁电压控制值,一般为23000~30000)

5.2.6.1路径(传感器的内部通道,以及两个电极之间的距离,从SMART-PLUG读取)

检查参数的正确值后,用于传输传感器信号的扁平电缆的接口用热熔胶密封,以防止扁平电缆在组装或使用过程中脱落或松动。热熔固化后,转换器和传感器用匹配的螺钉拧紧。因为当拧紧螺钉时激励线有时被压到激励线上,激励线连接到管道,激励电压为零。因此,检查菜单6.5.1激励电压。

完成上述过程后,将预制标签贴在转换器和传感器上,然后安装接地钉。

3.2.2、西门子电磁流量计分体式机组装和测试

在执行西门子电磁流量计分体式装配和检查之前,以及在水校准之前,将传感器和转换器连接到接线盒和接线盒。具体组装和测试如下:

打开连接到传感器接线盒的接线盒,将预先写好的PIC12C509A芯片插入SMART-PLUG小板,然后连接传输扁平电缆。

将转换器连接到电源,注意相同的体型。

用于检测正确传输的三芯激励电缆和五芯信号电缆如下表1所示连接:请记住,转换器和传感器上的电缆连接必须有一个一对一的通信。

 

连接电缆后,打开电源,检查电磁流量计的参数是否正确。该方法大小相同。

将电缆插入每个端子板上,将热熔胶密封在连接到传感器上SMART小板的扁平电缆接口上。热熔胶固化后,将端子板固定到接线盒上。这时,要注意激发。不能在接线盒和铝环之间按压电线。否则,激励线短路,激发烧坏,并且在连接端子板之后,使用万用表欧姆表测量5,6和7端子之间的绝缘性能。 5,6端子为激励线,电阻约为16Ω,电阻5,7和6,7为无穷大。

分体式电磁流量计防护等级分为IP67和IP68,IP67型防护等级为防尘,防浸水等级,IP68为防尘防潜等级。如果防护等级为IP68,则需要连接西门子防水电缆。将传感器连接到防水电缆后,需要使用胶水以防止水进入传感器内部。

完成上述过程后,标签分别连接到转换器和传感器,并安装接地钉。

4、电磁流量计常见故障检测与分析

电磁流量计运行期间发生的第一种故障是仪表本身的故障,即仪表故障结构零件或部件损坏造成的故障;第二种类型是由外部原因引起的故障,例如管道中的安装不当,沉积物和污垢。

电磁流量计的常见故障现象包括:无流量信号,输出晃动,零点不稳定,流量测量值和应用参考值不匹配(测量值不匹配用户的工艺参数),输出信号超丰满值等

检查整个测量系统和判断故障的步骤通常如图2所示。

检查包括电磁流量计本身的传感器和转换器以及连接两者的电缆,电磁流量计上的过程管道,下部显示仪表和连接电缆。

电磁流量计检查程序图

 

电磁流量计检测程序图

通常的检查方法和检查内容如下:

电阻法:保险丝开关

信号线和激励线的传输

励磁线圈的开关

电极对称测量

电极对地绝缘电阻

励磁线圈对地绝缘电阻

当前方法:测量激励电流

测量输出电流

电压法:确定工作电源(包括电源和转换器本身的电源)是否正确。

波形方法:在熟悉的线条的基础上测量关键波形,区分屏障位于。

替代方法:利用转换器和传感器之间以及转换器中各种电路板组件之间的可互换性,可以通过另一种方法确定故障位置。

信号跟踪方法:用流量模拟信号发生器代替传感器,并在介质不流动时提供流量信号,以测试电磁流量转换器。

5、结论

国内电磁流量计的工业应用始于20世纪60年代。 随着工业技术的快速发展,电磁流量计已被广泛应用于化工,制药,食品,电力,污水处理等行业。 因此,电磁流量计具有很大的市场发展前景。 由于其独特性,制造商必须严格控制每个过程,并不断提高其产品的优越性。

 

 

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