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電磁流量計按用途分類

發布:2019/9/3 8:53:45人氣:924
一、 電磁流量計 按激磁電流方式分類
    (1)、直流激磁
    直流激磁電磁流量計用于測量液體金屬流量,如常溫下汞和高溫下液態納、鋰、鉀等。在快中子增殖核反應堆一次回路中用于測量攝氏500余度的熔融納流量,見到過有應用于DN300mm管道儀表的報道。干法效驗流量值,與濕法(實流)效驗相比,精度可達3% 。除由電磁鐵值流激磁產生次場外,也有用永久磁鐵磁場的較小口徑傳感器。
    本類儀表在我國一般流程工業中應用還屬探索階段,20世紀60~70年代曾成功地應用于測量電解槽常溫泵流量;有色冶金工業也曾試用于測量熔鋅液流量,因鋅液在測量管內壁結垢及氧化鋅等原因,未使用成功。
    (2)、交流激磁
    早期電磁流量計用于50Hz工頻市電激磁,產生正弦波交變磁場;采用交流激磁的理由是為了避免像用直流激磁時電磁表面產生極化現象,但是由于易受市電鎖引起的與流量信號同相應各種感應噪聲的疊加,形成零點漂移等,現在已漸被低頻矩形波激磁所代替。這些疊加的感應噪聲是由以下一些原因產生的。
    1)液體中渦電流產生與流量信號同相位噪聲,電極污染形成的噪聲和零點漂移;
    2)磁回路中鐵損偏移了激磁電流與磁場間相位,使原來在信號回路中變壓器效應所形成的正交(90°)噪聲相移,產生相同噪聲;
    3)激磁線圈與信號線間以及激磁線圈與流體間的靜電感應噪聲。
    但是交流激磁流量傳感器的磁感應強度通常涉及得較高,有較大信號電動勢(約為1mV 每1m/s,矩形波激磁僅0.2~0.3mV)和較高信噪比的優點。此外,在測量固液雙相的礦漿等流體時,低頻矩形波激磁方式在固體擦過電極表面產生尖峰的漿液噪聲,會使輸出信號波動,工頻交流激磁的電磁流量計則不存在這一缺點。因此國內外還有一些儀表制造廠繼續提供工頻或其他頻率交流激磁的電磁流量計。
    (3)、低頻矩形波激磁
    自1975年低頻矩形波激磁方式發表以來,以其功耗小、零點穩定,電極污染影響小等優點,得到很快發展,成為迄今主要激磁方式。低頻矩形波激磁波形有“正-負”二值者,有“正-零-負-零”三值者,分別如右上圖中b、c所示。三值激磁用無激磁期間的信號改善零點穩定性。流量信號在信號電壓基本恒定的區間采樣取得。激磁頻率為市電的 1/32 ~ 1/2 ,常用 1/8 ~1/4之間。小口徑儀表用較高頻率,大口徑儀表用較低頻率,由制造廠按所用傳感器口徑來設定。國外也有可由用戶設定頻率的儀表,例如商業名為“可編程鍵控儲存(Programmable Keyed Storage)電磁流量計”。
    矩形波形波交變激磁雖不受慢的極化電壓變化影響,但由于穩定磁場短期間直流采用相對于急劇變化的極化電壓,還會產生急劇的輸出變化。此外流體中固體顆粒撞擊電極,其表面氧化膜破損,表面電位變化形成尖峰狀噪聲,輸出呈現大幅晃動。這一現象稱作漿液噪聲,發生于高濃度漿液或含土沙粒的液體,影響了低頻矩形波電磁流量計的應用。
    頻率較高的工頻激磁比低頻矩形波激磁抗漿液噪聲性能優越的原因;還可以用漿液噪聲頻率特性說明之。下圖是紙漿漿液噪聲頻譜一例,低頻段噪聲電平大,高頻段噪聲小,即所謂1/ ?特性。因此較高頻率激磁噪聲電平低,可獲得較高的S/N比的信號。
    (4)、雙頻激磁
    雙頻激磁是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波,如右圖所示的用兩種頻率采樣和低通、高通濾波器,得到高頻和低頻兩種信號,合成后得流量信號,克服了低頻矩形波激磁存在的漿液噪聲和流動噪聲,提高儀表的穩定性和響應性??焖夙憫钥煞从愁l率高達1Hz的柱塞泵的流動狀況。
 
二、電磁流量計按輸出信號連接分類
    (1)、四線制
    傳統電磁流量計的輸出信號線和電源線(或流量傳感器和傳感器間的激磁電流線)分別由2組各2根導線的四線制組成,仍是當前的主要制式。
    (2)、二線制
    當前溫度、壓力/差壓、流量和物位等參量現場儀表趨向于輸出信號和電源共用導線的二線制儀表發展。二線制儀表毋須市電電源,而電磁流量計常裝在無市電供給的偏僻場所,采用二線制可節省市電布線工程費用。
    二線制電磁流量計電源供給的設計思路上又分為零信號輸出電流(即4mA)供給、大于零信號輸出供給和電池(或太陽電池)供給。
    電池供電型電磁流量計和電磁式水表適應配置于遠離城市配水池或郊外污水處理后排放點等市電引入困難的場所。有些型號儀表電池使用壽命一年,有些則長達8~10年。
    1993年日本修訂計量法規定DN350mm以下貿易證明用水管儀表的試用品種從傳統旋翼式水表擴展到電磁式水表。今后用作水表的電磁流量計要符合水表標準的要求,測量精度只需2%~5%,但電磁流量計本體必須要帶積算顯示和舍友外接電源。例如愛知時計電機的SU系列電磁式水表消耗功率僅2mW,內藏電池可用8年以上。
 
三、電磁流量計按傳感器和轉換器組裝方式分類
   (1)、分體型
    分體型是電磁流量計普遍應用的形式,如右圖所展示的,傳感器接入管道,轉換器裝在儀表室或人們易于接近的傳感器附近,相距數十到數百米。為防止外界噪聲侵入,信號電纜通常采用雙層屏蔽。測量電導率較低液體而相聚超過30m時,為防止電纜部分電容造成信號衰減,內層屏蔽也有要求接上與芯線同電位低阻抗源的屏蔽驅動。分離型轉換器可遠離現場惡劣環境,電子部件檢查、調整和參數設定就比較方便。
    (2)、一體型
    傳感器和轉換器組裝在一起直接輸出直流電流(或頻率)標準信號,實際上成為電磁流量變送器。一體型縮短了二者之間信號線和激磁線的連接長度,并使之物外接,隱蔽在儀表內部,從而減少信號衰減和空間電磁波噪聲侵入。同樣測量電路與分體型相比可測較低電導率的液體。取消了信號線和激磁線的布線,簡化電氣連接,儀表價格和安裝費用均相對便宜,較多采用于小管徑儀表。隨著二線制儀表的商品化發展,一體型儀表將會有較快發展。但如果由于管道布置限制,安裝在不易接近的場所,則維護不便。此外,轉換器電子部件裝于管道上,將受到流體溫度和管部震動的較大限制。
 
四、電磁流量計按流量傳感器與管道連接方式分類
    (1) 法蘭連接
    法蘭連接時傳統的連接方式,傳感器兩端有連接法蘭,與管道法蘭間用螺栓固定之,可單向安裝。大口徑傳感器都采用本連接方式。體積和重量都比夾裝連接方式大。
    DN15~600mm 電磁流量計的兩法蘭面間長度,國際標準化組織已制定標準(ISO 13359;1998)予以統一。
    (2) 夾裝連接
    夾裝連接時近年發展的連接方式,傳感器本身無法蘭,以較長的螺栓夾持在管道兩法蘭之間接入管系。本方式傳感器體積小重量輕,對于不同壓力規范和標準管系法蘭孔距適應性強;但只適用于較小管徑(200mm一下),承受液體工作壓力較低。
    (3) 衛生型連接
    右圖中式衛生型連接一例,與國際制酪聯合會IDF加持件相連接,實現快速拆卸和安裝,便于日常頻繁的清洗。
    (4) 螺紋連接
    下圖中式小口徑儀表螺紋連接方式。該類儀表較多應用于醫藥、食品等工業和藥業配比注入等場所。螺紋連接還有較多應用于石油、地質勘探等16~25MPa以上高壓注水或水泥漿液流量測量,螺紋形狀則為梯形。
        
    五、電磁流量計按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類
    (1) 接觸型電極
    與液體接觸的電極是EMF的傳統結構,通常為一對電極,大口徑儀表業有用兩對電極。非滿管型EMF也有用3對電機或條形電極。
    (2) 非接觸型電極
    大面積電極緊貼襯里(或絕緣測量管)外表面,以電容耦合方式檢拾流量信號,可測量比接觸型電極的電容檢測方式的電磁流量計簡稱電容式電磁流量計,其原理看下圖。前置放大器置于傳感器內僅靠電極,激磁頻率比通常EMF高,為50/2Hz,也有超過100Hz者。本類儀表不會產生電極鈍化、氧化和觸媒作用等電極表面效應噪聲,也機會不存在流動噪聲和漿液噪聲。襯里內表面覆蓋油脂等非導電層或薄絕緣結構層也不會影響測量;但覆蓋層若為導電膜則儀表將無指示。
    國外有些儀表制造廠稱這類儀表為無電極電磁流量計。
 
六、電磁流量計按流量傳感器結構分類
    (1) 短管型
    短管型結構即如傳統電磁流量計的結構,流量傳感器帶有測量管段連接到管道系統中。
    (2) 插入型
    插入型流量傳感器實質上是電磁流速傳感器,激磁線圈和電極組裝成桿狀,從待測管道上開孔中插入,測得的流速與轉換器預置的管道面積等系數相乘鹽酸求取流量。除單點的“點流速”外,還有側多點“徑流速”者。
    本型儀表適用于大型管道,因為是測量局部流速推算流體流量,測量精度遠低于短管型,通常僅用于過程控制,不適宜應用于貿易核算計量。但是價格相對便宜。應用特點還可參閱插入式流量計。
 
七、電磁流量計按用途分類
    (1) 通用型
    在冶金、石化、造紙、印染、紡織、給水、污水處理等工業一般較多采用分體型中、大口徑法蘭連接方式;醫藥、生物、精細化工等工業常用微小口徑、小口徑儀表,一體型夾裝連接方式或螺紋連接方式適用場所較多。
    (2) 防爆型
    防爆型電磁流量計應用于有易燃氣氛的場所。由于大部分電磁流量計的幾次電流能量較大,通常設計成隔爆型、充砂型、澆封型和氣密型等。但是現在有些電磁流量計激磁功率大幅度降低,也有了本質安全型即以前所稱安全火花型,流量傳感器部分和轉換部分有條件組成一體,全部裝在危險區域內。
    (3) 衛生型
    乳酪、食品、醫藥、生物化學等工業要求定時通蒸汽滅菌,傳感器要便于拆卸清洗,與管道連接部分要求用快速裝卸的衛生型規定的結構,與液體接觸的材質應是無毒無害的。
    (4) 耐潛水型
    本型傳感器應用于安裝在地面下的窨井,可承受短時間水侵沒,相當于外殼防護等級IP67或NEMA6;還有相當于防護等級IP68者,則可承受長期潛水。
    (5) 潛水型
    本型儀表用于測量明渠或非滿管暗渠自由水面自然流下的水路流量,如工業排水和下水等。傳感器裝在明渠截流擋板下部,長期浸在水下。用于大流量時刻安裝多臺與傳感器形狀相同的分流模型,以擴大流量。
 
 
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