电磁流量传感器PPT课件

.,1,第三章流量传感器,3.4电磁流量传感器,.,2,3.4电磁流量传感器,单元内容一、知识讲解1、电磁流量计的特点2、电磁流量计的原理3、电磁流量计的结构4、电磁流量计的选用5、电磁流量计安装6、电磁流量计安装注意事项二、归纳总结三、作业,2学时,.,3,3.4电磁流量传感器,.,4,电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律，测量导电液体体积流量,3.4电磁流量传感器,.,5,优点仪表结构简单、可靠，无可动部件，工作寿命长。无截流阻流部件，不存在压力损失和流体堵塞现象。无机械惯性，响应快速，稳定性好，可应用于自动检测、调节和程控系统。测量精度不受被测介质的种类及其温度、粘度、密度、压力等物理量参数的影响。可测量两个不同方向的流量，可测量含杂质的液体，同时还可用于强酸、强碱及盐类等腐蚀性液体采用聚四氟乙烯或橡胶材质衬里和Hc、Hb、316L、Ti等电极材料的不同组合可适应不同介质的需要。,3.4电磁流量传感器,.,6,缺点：电磁流量计不能用于测量气体、蒸气以及含有大量气体的液体电磁流量计目前还不能用来测量电导率很低的液体介质，被测液体介质的电导率不能低于105(Scm)，相当于蒸馏水的电导率对石油制品或者有机溶剂等还无能为力。由于测量管绝缘衬里材料受温度的限制，目前工业电磁流量计还不能测量高温高压流体。电磁流量计受流速分布影响，在轴对称分布的条件下，流量信号与平均流速成正比所以，电磁流量计前后也必须有一定长度的前后直管段电磁流量计易受外界电磁干扰的影响,3.4电磁流量传感器,.,7,一电磁流量计原理,基本原理：法拉第电磁感应定律：,导体在磁场中切割磁力线运动时产生感应电动势。,电磁流量计测量原理,3.4电磁流量传感器,.,8,在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，金属杆的长度为管道内径，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，就会切割磁力线产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。传感器将电压信号传送给转换器，转换为电流信号显示在仪表上。,根据法拉第电磁感应定律：E=Blv=Bdv.(1)测量管内的流量：q=dv4即v=4q/d(2)将（2）带入（1），整理可得q=当使用交流励磁时，磁场=Bsin2ftE=q4Bsin2ft/d可见，q与E均为线性关系，测得E就可以求得流量的大小。,3.4电磁流量传感器,.,9,管道式电磁流量计由传感器（变送器）和转换器组成。传感器安装在测量管道上，转换器可以与传感器组合称为一体型电磁流量计，转换器被安装在离传感器30米内或100米内的场合，两者间由屏蔽电缆连接称为分离型电磁流量计。,3.4电磁流量传感器,二电磁流量计的结构,.,10,1电磁流量计流量传感器,外壳,磁路系统测量管衬里电极,3.4电磁流量传感器,.,11,外壳（铁磁材料制成）功能：保护激磁线圈，隔离外磁场的干扰。磁路系统功能：产生均匀的直流或交流磁场直流磁场可用永久磁铁来实现，结构简单工业现场电磁流量计，一般都采用交变磁场，,B=BmsintE=DBmsint,磁感应强度为感应电势为,3.4电磁流量传感器,.,12,测量管,流过被测流体，两端设有法兰，用做连接管,道。,测量导管采用不导磁、低导电率、低导热率并据有一定机械强度的材料制成，一般可选用不锈钢、玻璃钢、铝及其它高强度的材料。,衬里,在测量导管内壁的一层耐磨、耐腐蚀、耐高温的绝缘材料。,主要功能：增加测量导管的耐磨性与腐蚀性，,防止感应电势被金属测量导管壁短路。,3.4电磁流量传感器,.,13,电极：正确引出感应电势信号,用不锈钢非导磁材料制成，安装时要求与衬里齐平,3.4电磁流量传感器,.,14,=KBmsint,2转换器,功能：放大感应电势、抑制主要的干扰信号。采用了交变磁场克服了极化现象，但增加了电磁正交干扰信号，正交干扰信号的相位和被测感应电势相差900,消除正交干扰的方法：信号引出线自动补偿转换器的放大电路反馈补偿。,2,dBmsintdt,et=K,3.4电磁流量传感器,.,15,三电磁流量计的选用,大口径仪表较多应用于给排水工程。,中小口径常用于固液双相流等难测流体或高要求场所如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液以及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。,小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。,3.4电磁流量传感器,.,16,1选用考虑要点,精度流速,范围度口径,液体电导率,3.4电磁流量传感器,.,17,精度,市场上通用型电磁流量计的性能有较大差别，,有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为（0.5%1%）FS，精度低的仪表则为（1.5%2.5%）FS，两者价格相差12倍。,因此测量精度要求不很高的场所（例如非经济核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的。,3.4电磁流量传感器,.,18,流速,选定仪表口径不一定与管径相同，视流量而定。,流程工业输送水等粘度不同的液体，管道流速一般是经济流速1.53m/s。电磁流量计用在这样的管道上，传感器口径与管径相同即可。,满度流量时液体流速可在110m/s范围内选用，,用于有易粘附、沉积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s，自清扫、防止粘附沉积等作用,测量接近阈值的低电导液体，尽可能选定较低流速（小于0.51m/s）,3.4电磁流量传感器,.,19,范围度,电磁流量计的范围度较大，通常不低于20，,带有量程自动切换功能的仪表，可超过50100。,口径,国内定型产品的口径从10mm3000mm，,实际应用还是以中小口径居多，与大部分其他原理流量仪表（如容积式、涡轮式、涡街式或科里奥利质量式等）相比，大口径仪表占有较大比重。,3.4电磁流量传感器,.,20,液体电导率,使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值（即下限值）。,电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型电磁流量计的阈值在10-4（510-6）S/cm之间，视型号而异。,使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。,3.4电磁流量传感器,.,21,四流量传感器安装,1、安装场所2、直管段长度要求3、安装位置和流动方向4、接地5、负压管系的安装6、不导电管道7、转换器及其附件的安装规范,3.4电磁流量传感器,.,22,1安装场所,测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；,测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；尽可能避免测量管内变成负压；,选择震动小的场所，特别对一体型仪表；,避免附近有大电机、大变压器等引起电磁场干扰；易于实现传感器单独接地的场所；,尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；环境温度在25/1050/600范围内；环境相对湿度在10%90%范围内；尽可能避免受阳光直照；,避免雨水浸淋，不会被水浸没。,3.4电磁流量传感器,.,23,2直管段长度要求,长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。90弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线5倍直径（5D）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；,下游直管段为（23）D或无要求；,各标准或检定规程所提出上下游直管段长度亦不一致，要求比通常要求高。这是由于为保证达到当前0.5级精度仪表的要求。,3.4电磁流量传感器,.,24,3安装位置和流动方向安装方向不受限制,但测量固液两相流体最好垂直安装。自下而上流动，这样不会出现水平安装时衬里下半部局部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。,a,b,e不良,c,d良好,3.4电磁流量传感器,.,25,水平安装时要使电极轴线平行于地平线，不要垂直于地平线，因为处于底部电极易被沉积物覆盖，顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面，使输出信号波动。电磁流量传感器最好不要装在管系的高点或顶部。电磁流量传感器安装还应避开或远离两种电导率不同液体混合点的下游，因为两种电导率不同液体未混合均匀或未反应完全就流经测量点，会引起仪表输出晃动。最好将传感器移到混合点上游，或离开混合段相当距离。例如混合的反应时间为60s，而液体流速为3m/s，不考虑保险系数就要求相距180m。,3.4电磁流量传感器,.,26,4接地,传感器必须单独接地（接地电阻100以下）。分离型原则上接地应在传感器一侧，转换器接地应在同一接地点。,如传感器装在有阴极腐蚀保护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要用较粗铜导线（16mm2）绕过传感器跨接管道两连接法兰上，使阴极保护电流与传感器之间隔离。,3.4电磁流量传感器,.,27,有时候杂散电流过大，如电解槽沿着电解液的漏电流影响电磁流量计正常测量，则可采取流量传感器与其连接的工艺之间电气隔离的办法。同样有阴极保护管线上，阴极保护电流影响电磁流量计测量时，也可采取本方法。,3.4电磁流量传感器,.,28,5负压管系的安装,3.4电磁流量传感器,负压管系应用氟塑料衬里流量传感器需谨慎从事，有可能出现负压的正压管系应防止产生负压，例如液体温度高于室温的管系，停止运行关闭传感器上下游截止阀后，液体冷却收缩亦会产生负压，应在传感器附件上安装负压防止阀。,.,29,3.4电磁流量传感器,接地法兰夹装在传感器法兰和管道法兰之间，其接地如下图所示。,6对于不导电管道,.,30,7转换器及其附件的安装规范,转换器和传感器之间的信号电缆长度不能大于50M，且信号电缆必须用镀锌管套穿。如镀锌管在空中，应把镀锌管用导线可靠接地，接地电阻小于10欧姆供电电源为220v单向交流电，在仪表箱里面加装空气开关，避雷器和空气开关并联连接，导线从空气开关出来后接一个三项插座。,3.4电磁流量传感器,.,31,避雷接地线,安装面板,避雷器接地避雷器接地线长度不能超过1M，截面积大于6MM方的多股铜芯绝缘导线。如附近没有地网，应在避雷器附近作一个简易地网，方法如下：用三条长度为1.5M的扁钢或者角钢，按正三角形排列打入地下，上面用扁钢条把三条扁钢焊接起来，在其中一角焊接螺栓，然后把避雷器接地线接上即可,3.4电磁流量传感器,.,32,3.4电磁流量传感器,旁路管的安装为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流动时检查和调整零点，应装旁路管。但大管径管系因为投资和位置空间限制，往往不易办到。根据电极污染程度来校正测量值，或确定一个不影响测量值的污染程度判断基准是困难的。除前文所述，采用非接触电极或带刮刀清除装置电极的仪表，可解决一些问题外，有时还需要经常清除传感器内壁附着物。对于管径大于1.51.6m，测量原水等易沉积的管系在电磁流量计附近管道上，预置人孔，以便管系停止运动时清洗传感器测量管内壁。,.,33,3.4电磁流量传感器,管系进口处理流程工业的管道系统进口常接于容器或高位槽，公用事业管道系统进口常接于水池或河渠，进口必须在液（水）面下有25倍进口管直径的距离。若相距过近，吸入口会产生漩涡，卷入液体与空气交界面的空气，随漩涡进入管道，影响正常测量。,.,34,3.4电磁流量传感器,手动或自动排气阀的安装液体在管中流动由于各种原因可能混有气泡，如流量传感器水平地安装在管系的高点或次高点，极易积集于水平管道上部和流量传感器测量管内，电磁流量计会出现输出晃动等故障现象。为便于检查故障原因和排除积聚气体，应在高点或次高点的流量传感器下游附近设置手动排气阀，定期检查和排气。若管系发生气泡概率较高或经常混有气泡，则应在流量传感器上游设置集气罐和自动排气阀，这一技术措施对于测量江河汲取原水的中大型电磁流量计极为重要，因为这类应用场所往往含有气泡。某仪表制造厂近年在原水应用现场服务遇到这类事例就近20起，占故障案例的4。,.,35,3.4电磁流量传感器,流量传感器与大电机的距离磁场对电磁流量传感器的影响程度因传感器保护外壳结构材料和设计而异，差别甚大。例如有些外壳是钢板等铁磁性材料制成，就有较好磁屏蔽作用，影响较小；另一些是铝、玻璃钢等非铁磁性材料制成，影响就较大。此外，干扰磁场与流量传感器磁场之间的方向，其影响程度也不一样。,.,36,1传感器既可在直管道上安装，也可以在水平或倾斜管道上安装，但要求a二电极的中心连线处于水平状态。,3.4电磁流量传感器,五电磁流量计安装注意事项,.,37,2介质在安装位置应该满管流动，避免不满管及气泡附着在电极上,正确位置错误位置,3.4电磁流量传感器,.,38,3对于液固两相流体，最好采用垂直安装，使被传感器衬里磨损均匀，延长使用命。,3.4电磁流量传感器,.,39,4流量计安装位置介质不满管时，可采取抬高流量管后端管路的方法,使其满管，严禁在管道最高点和出水口安装流量计。,3.4电磁流量传感器,.,40,5修改管道的安装方法：当介质流速达不到要求时，应当选用较小口径的流量计，这时应使用异径锥形管或修改部分管道，使其与传感器同口径，但前后直管段至少须满足：前直管段5D,后直管道2D(D为管径),3.4电磁流量传感器,.,41,6前后直管段为流量计前5D，后端2D,3.4电磁流量传感器,.,42,7不把流量计安装在被测流体电导率极不均匀的地方。在上游有化学物质注入的情况下，极易导致电导率的不均匀性，从而对流量指示产生严重干扰。在这种情况下，建议将注入口移到下游管道。如果必须从流量计上游注入化学物质，则流量计应尽量远离注入口（一般在20D以上）,以保证液体充分混合均匀。,3.4电磁流