電磁流量計在復雜工業(yè)管道中的安裝要點

【資料簡介】

江蘇金鼎自動化儀表有限公司 ：姚佳明  

 1 概述

　　電磁流量計是一種主要的流量測量儀表，隨著現(xiàn)代精細化工技術的迅猛發(fā)展，越來越廣泛地應用于石化、造紙、冶金、環(huán)保、食品等行業(yè)領域。電磁流量計用來于復雜的工業(yè)管道系統(tǒng)進行流體監(jiān)測，對系統(tǒng)的原料及成品情況進行實時監(jiān)控，為系統(tǒng)的自動化控制提供依據(jù)。

　　由于電磁流量計分布分散，運行環(huán)境較為復雜，其安裝工藝極可能影響其運行工況，以及發(fā)生故障的幾率，從而影響整個儀表控制系統(tǒng)的運行。故對電磁流量計的原理進行分析，對其安裝工藝的研究，調試技術總結不斷更新顯得十分必要。

　　2 電磁流量計的工作原理

　　電磁流量計主要由信號轉換器與傳感器構成，其原理是基于法拉利電磁感應定律，在其傳感器中與被測管軸線垂直方向安裝一對檢測電極，當其接入液態(tài)介質管道，導電液態(tài)物質沿管軸側運動時，導電液體作切割磁力線運動而產(chǎn)生感應電動勢，此感應電動勢由其兩個電極測出，其理論數(shù)值為；

　　E=kVBd

　　其中，E；感應電動勢，

　　k；調整系統(tǒng)，因儀表構造而異，

　　V；被測液體平均流速，

　　B；磁感應強度，

　　d；被測管內徑。

　　如圖，測量流量時，流體流過垂直于流動方向的磁場，導電性流體的流動感應出一個與平均流速成正比的電勢。其感應電壓信號通過兩個電極檢出，并通過電纜傳送至轉換器，經(jīng)過信號處理及相關運算后，將累計流量和瞬時流量顯示在轉換器的顯示屏上。

 

　　3 電磁流量計的選型

　　3.1 口徑選擇

　　選擇電磁流量計一般通過流體的性質、流速等因素來確定其選用口徑。

　　一般而言，當管道流速在0.5～1.5m/s為經(jīng)濟流速，若流體介質質對側壁磨損性較小，建議長期流速大于3m/s，但應小于7m/s，此時可選取小于管徑的流量計。

　　3,2 內襯材料選擇

　　電磁流量計主要用于測量流體物質的流量，而隨著被測物質的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結性等特點，應選擇不同內襯材料的流量計。

　　電磁流量計通常所用的內襯材料及其特點分述如下。

　?。?）天然橡膠，其耐溫范圍為-10～70℃，耐磨損、絕緣性能好，耐腐蝕性能一般。

　?。?）氯丁 橡膠，較天然橡膠具有更好的彈性，也更耐磨，但耐寒性較差。

　　（3）聚氨脂橡膠，適用溫度較天然橡膠更低，可達-25℃。

　　（4） 橡膠，較天然橡膠更耐高溫、耐耐磨，彈性較差，但耐油性能相當好。

　　（5）聚四氟乙烯，是塑料的一種。它耐酸、堿性能*，但對部分液態(tài)氟、氧、臭氧等非常態(tài)物質的腐蝕、及負壓等抵抗力較差，耐磨損性能也較差。

　　3.3 電極材料的選擇

　　電磁流量計的電極裝于其管道內壁，與被測物質直接接觸，故應根據(jù)被測物質的腐蝕性選定。一般用于制造電極的材料有鈦（Ti），耐強酸性；鉭（Ta），測量精度高；鉑-銥（Pt-Yi）合金，耐腐蝕能力強；哈氏合金C（HC），可用于高溫次氯酸鹽、硫酸、硝酸的測量；316L，耐腐蝕能力一般，但價格低廉。

　　在造用電磁流量計時，應根據(jù)測量的精密度要求、被測物腐蝕性、價格承受能力來進行電極材料的選取。

　　3.4 其它參數(shù)的選擇

　　電磁流量計的選擇還應考慮防護等級、連接法蘭及電纜等因素。

　　電磁流量計的連接法蘭選擇應根據(jù)管道確定，特別對于腐蝕性流體管道，不允許隨意對管道進行現(xiàn)場加工焊接，應慎重選擇。

　　4 電磁流量計的安裝

　　4.1 安裝準備工作

　　電磁流量計安裝前，應仔細核對其參數(shù)，主要核對其口徑、內襯、電極等參數(shù)是否符合設計要求，有集中BA控制的應確認其與控制系統(tǒng)的匹配性。

　　在安裝前，應對已安裝好的管道進行防腐處理，法蘭接口處應清理干凈，在確認被測物質流向之后，按流量計上所標定的方向準備安裝。

　　4.2 安裝方位的選取

　　由于電磁流量計安裝于流體管道上，其測量數(shù)據(jù)的準確性與其內部液態(tài)物質的充滿度有關，故在選取安裝位置時，應注意以下幾點；

　?。?）流量計不得安裝在泵的抽吸側，如圖2所示。

 

　?。?）開口排放的管道，流量計應裝在可存儲液體的底段，以免倒吸空氣影響測量精度。如圖3所示。

 

　?。?）電磁流量計附近需裝閥門時，閥門應裝于流量計的下游。

　?。?）管道落差較大時，需在流量計的下游設置上彎及排所閥。

　　（5）安裝電磁流量計時，應充分考慮管道中產(chǎn)生氣泡的可能性，予以避免。

　　4.3 電磁流量計安裝

　　電磁流量計在安裝前應確保管道的吹掃、試壓等工作已完成。由于電磁流量計的測量感應電流很小，電壓較低，易受外界電磁噪聲的影響，故在安裝時應進行可靠的接地連（跨）接。圖4為金屬管道電磁流量計接地連（跨）接作法。

 

　　圖5為帶陰極保護的電磁流量計重復接地連接。

 

　　4.4 接線

　　在電磁流量計接線前，應確認其安裝方位、方向準確無誤，現(xiàn)場清掃，無積塵后方可進行。電磁流量計的接線包括電源線，輸入/輸出信號線，傳感信號線、工作接地線的連接。綜合接線如圖6所示。

 

　　在上述接線過程中，應重視以下幾種類型線路的接線。

　?。?）輸入/輸出信號；大部分電磁流量計均可通過外帶的PLC進行編程、檢測，也可通過通信總線接受主控制系統(tǒng)的輸入指令，故電磁流量計設置了信號輸入接點、測量值臨界報警指令等接入點。輸出信號可通過模擬點接出，也可與輸出信號組合通過RS-232通信接口實現(xiàn)與PC的聯(lián)機。

　　（2）傳感器連線；若流量計與傳感器為分體式安裝，流量計與傳感器之間還需進行連線，用于將傳感電流通過流量計的測量終端（實際上是磁極與電壓測量單元），用以測量各用被測參數(shù)。

　　（3）接地線；由于電磁流量計的工作電流較小，極易受外界電場變化的干擾，所以其電源、信號線均須配套接地線，確保測量數(shù)據(jù)的準確、消除測量過程中數(shù)據(jù)的頻繁振蕩。

　　 5 電磁流量計調試

　　5.1 調試前檢查及準備

　　電磁流量計在調試前，應對管道及流量計進行*檢查，包括管道雜物等清理，油性介質管道還需進行干燥處理。

　　調試前的檢查還包括電氣線路的檢查，首先應對線路的接地進行檢測，確保接地可靠后方可進行其它線路的測試檢查，以免造成線路容性效應，儲存電量，或是測量電源對儀器產(chǎn)生破壞作用。另外，還需進行絕緣電阻及接地電阻測試。

　　5.2 通水調試

　　無論是測量水性介質、混懸液體，還是測量油性介質的儀表，在正式調試前，均應模擬實際測量介質的溫度、壓力、流速等條件進行通水調試。若在通水試驗過程中發(fā)生異常，或是參數(shù)缺失，應對儀表進行單體檢測或送出產(chǎn)單位進行校驗。

　　5.3 系統(tǒng)調試

　　電磁流量計在進行完單項功能通水測試，控制主機各項預備調試完成后，可進行系統(tǒng)調試。油性介質管道需進行干燥后方可通入被測介質進行系統(tǒng)運轉。

　　系統(tǒng)調試時，主機系統(tǒng)應預先對各個測量點進行編碼掃描，確保各儀表部件均在正常工作狀態(tài)后方可進行功能性調試。功能性調試時，由主機系統(tǒng)對各儀表分別進行參數(shù)的讀取，臨界值報警試驗等，然后進行控制數(shù)據(jù)的寫入。逐一進行調試，并將相關數(shù)據(jù)發(fā)送到相關上機位進行分析。

　　主機在系統(tǒng)各儀表調試完成后，可進行儀表終端單體PLC編程調試。PLC編程調試對儀表調試具有重要意義，它可在不影響主機工作狀態(tài)的情況下，對單個儀表進行數(shù)據(jù)讀取、參數(shù)寫入和調整。現(xiàn)代PLC技術的發(fā)展，使其在電磁儀表調控中的應用顯得更加方便，大部分的電磁流量計均可選購與其產(chǎn)品相配套的PLC編程控制器，通過專門的接口，可進行單個儀表的調試。

　　調試完成后，應在連續(xù)的工況條件下進行24小時的不間斷測量，觀察其測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、可靠性，并結合其它測量方式進行校對，直至系統(tǒng)各電磁儀表均能按設計要求運行，方可進行系統(tǒng)預驗收。

　　6 結論

　　通過電磁流量計在工業(yè)管道控制系統(tǒng)的應用，在儀表的選型、安裝工藝的調整、試驗等方面進行總結，為提高工業(yè)管道控制系統(tǒng)中電磁儀表安裝、調試的成功率積累了一定的技術經(jīng)驗，為工業(yè)管道控制系統(tǒng)更高程度的集成化、自動化提供了實踐經(jīng)驗。