1 概述
電磁流量計是一種常用的流量測量?jì)x表，隨著(zhù)現代精細化工技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越廣泛地應用于石化、造紙、冶金、環(huán)保、食品等行業(yè)領(lǐng)域。電磁流量計用于對復雜的工業(yè)管道系統進(jìn)行流體監測[1]、對系統的原料及成品情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、為系統的自動(dòng)化控制提供依據等等。
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和發(fā)生故障的機率，從而影響整個(gè)儀表控制系統的運行。故對電磁流量計原理的分析、安裝工藝的研究，以及調試技術(shù)的不斷總結和更新十分必要。
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，在傳感器中與被測管軸線(xiàn)垂直方向安裝一對檢測電極，當流量計接入液態(tài)介質(zhì)管道，導電液態(tài)物質(zhì)沿管軸側運動(dòng)時(shí)，導電液體作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)而產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，此感應電動(dòng)勢由檢測電極測出，其理論數值為：
E=kVBd
式中：E為感應電動(dòng)勢；k為調整系數，因儀表構造而異；V為被測液體平均流速；B為磁感應強度；d為被測管內徑。
原理圖如圖1所示，測量流量時(shí)，流體流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，導電性流體的流動(dòng)感應出一個(gè)與平均流速成正比的電勢。其感應電壓信號通過(guò)兩個(gè)電極檢出，并通過(guò)電纜傳送至轉換器，經(jīng)過(guò)信號處理及相關(guān)運算后，將累計流量和瞬時(shí)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
選擇電磁流量計時(shí)一般通過(guò)流體的性質(zhì)、流速等因素來(lái)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(zhì)對側壁磨損性較小，建議長(cháng)期流速大于3m/s，但應小于7m/s，此時(shí)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(zhì)的流量，而根據被測物質(zhì)的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結性等特點(diǎn)，應選擇不同內襯材料的流量計[2]。
電磁流量計通常所用的內襯材料及其特點(diǎn)分述如下。
1）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。
2）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）丁晴橡膠，較天然橡膠更耐高溫，更耐磨，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(zhì)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(zhì)直接接觸，故應根據被測物質(zhì)的腐蝕性選定。一般用于制造電極的材料包括：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(jià)格低廉。
在選擇電磁流量計時(shí)，應根據測量的精密度要求、被測物腐蝕性、價(jià)格承受能力來(lái)進(jìn)行電極材料的選取[3]。
3.4 其它參數的選擇
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管道確定，特別對于腐蝕性流體管道，不允許隨意對管道進(jìn)行現場(chǎng)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，主要核對其口徑、內襯、電極等參數是否符合設計要求，有集中BA控制的應確認其與控制系統的匹配性。
在安裝前，應對已安裝好的管道進(jìn)行防腐處理，法蘭接口處應清理干凈，在確認被測物質(zhì)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，其測量數據的準確性與其內部液態(tài)物質(zhì)的充滿(mǎn)度有關(guān)，故在選取安裝位置時(shí)，應注意以下幾點(diǎn)：
1）流量計不得安裝在泵的抽吸側，如圖2所示；
2）開(kāi)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；
3）電磁流量計附近需裝閥門(mén)時(shí)，閥門(mén)應裝于流量計的下游；
4）管道落差較大時(shí)，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(shí)，應充分考慮管道中產(chǎn)生氣泡的可能性，予以避免。
4.3 電磁流量計安裝及接地
電磁流量計的安裝方式一般為法蘭式，利用與其匹配的法蘭即可連接管道。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(shí)應進(jìn)行可靠的接地連（跨）接。金屬管道電磁流量計接地連（跨）接方法如圖4所示，帶陰極保護的電磁流量計重復接地連接方法如圖5所示。
5 電磁流量計接線(xiàn)及調試
5.1 接線(xiàn)
在電磁流量計接線(xiàn)前，應確認其安裝方位、方向準確無(wú)誤，并進(jìn)行現場(chǎng)清掃，無(wú)積塵后方可接線(xiàn)。電磁流量計的接線(xiàn)包括電源線(xiàn)、輸入/輸出信號線(xiàn)、傳感信號線(xiàn)和工作接地線(xiàn)的連接。綜合接線(xiàn)如圖6所示。
在上述接線(xiàn)過(guò)程中，應重視以下幾種類(lèi)型線(xiàn)路的接線(xiàn)。
1）輸入/輸出信號。大部分電磁流量計均可通過(guò)外帶的PLC進(jìn)行編程、檢測，也可通過(guò)通信總線(xiàn)接受主控制系統的輸入指令，故電磁流量計設置了信號輸入接點(diǎn)、測量值臨界報警指令等接入點(diǎn)。輸出信號可通過(guò)模擬點(diǎn)接出，也可與輸出信號組合通過(guò)RS-232通信接口實(shí)現與PC的聯(lián)機。
2）傳感器連線(xiàn)。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(jìn)行連線(xiàn)，用于將傳感電流通過(guò)流量計的測量終端（實(shí)際上是磁極與電壓測量單元），用以測量各被測參數。
3）接地線(xiàn)。由于電磁流量計的工作電流較小，極易受外界電場(chǎng)變化的干擾，所以其電源、信號線(xiàn)均須配套接地線(xiàn)，以確保測量數據的準確，消除測量過(guò)程中數據的頻繁振蕩[4]。
5.2 調試
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(jìn)行*檢查，包括管道雜物等清理，油性介質(zhì)管道還需進(jìn)行干燥處理。
調試前的檢查還包括電氣線(xiàn)路的檢查，首先應對線(xiàn)路的接地進(jìn)行檢測，確保接地可靠后方可進(jìn)行其它線(xiàn)路的測試檢查，以免造成線(xiàn)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(jìn)行絕緣電阻及接地電阻測試。
2）通水調試
無(wú)論是測量水性介質(zhì)、混懸液體，還是測量油性介質(zhì)的儀表，在正式調試前，均應模擬實(shí)際測量介質(zhì)的溫度、壓力、流速等條件進(jìn)行通水調試。若在通水試驗過(guò)程中發(fā)生異常，或是參數缺失，應對儀表進(jìn)行單體檢測或送出產(chǎn)單位進(jìn)行校驗。
3）系統調試
電磁流量計在進(jìn)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(jìn)行系統調試。油性介質(zhì)管道需進(jìn)行干燥后方可通入被測介質(zhì)進(jìn)行系統運轉。
系統調試時(shí)，主機系統應預先對各個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行功能性調試。功能性調試時(shí)，由主機系統對各儀表分別進(jìn)行參數的讀取，臨界值報警試驗等，然后進(jìn)行控制數據的寫(xiě)入。逐一進(jìn)行調試，并將相關(guān)數據發(fā)送到相關(guān)上機位進(jìn)行分析。
主機在系統各儀表調試完成后，可進(jìn)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(gè)儀表進(jìn)行數據讀取、參數寫(xiě)入和調整?，F代PLC技術(shù)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(guò)專(zhuān)門(mén)的接口，可進(jìn)行單個(gè)儀表的調試。
調試完成后，應在連續的工況條件下進(jìn)行24小時(shí)的不間斷測量，觀(guān)察其測量數據的穩定性、可靠性，并結合其它測量方式進(jìn)行校對，直至系統各電磁儀表均能按設計要求運行，方可進(jìn)行系統預驗收。
6 總結
通過(guò)電磁流量計在工業(yè)管道控制系統的應用，在儀表的選型、安裝工藝的調整、試驗等方面進(jìn)行總結，為提高工業(yè)管道控制系統中電磁儀表安裝、調試的成功率積累了一定的技術(shù)經(jīng)驗，為工業(yè)管道控制系統更高程度的集成化、自動(dòng)化提供了實(shí)踐經(jīng)驗。
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