一体式电磁流量计

 

一、概述

智能电磁流量计由传感器和转换器两部分构成。电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极延管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B 的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势 E 。电动势 E 正比于磁通量密度 B ，测量管内径 d 与平均流速 v 的乘积。电动势 E （流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后，可显示流体流量，并能输出脉冲，模拟电流等信号，用于流量的控制和调节。

E=KBdv

式中： E-------- 为电极间的信号电压（ V ）

B-------- 磁通密度（ T ）

d-------- 测量管内径（ m ）

v-------- 平均流速（ m/s ）

式中 K 、 d 为常数，由于励磁电流是恒流的，故 B 也是常数，则由 E=KBdv 可知，流体流量 Q 与电压信号E 成正比，即流速感应的信号电压 E 与体积 Q 成线形关系。因此只要测量 E 就可以确定 Q ，这就是电磁流量计的基本原理。

由 E=KBdv 可知，被测流体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动（如层流或紊流）就不会影响测量结果。因此说电磁流量计是一种真正的体积流量。而不需任何修正。这是电磁流量计的一突出特点，是其他任何流量计所没有的。测量管内无活动及阻六流部件，因此几乎没有压力损失，并且有极高的可靠性。

由于电磁流量计有其的优点，因此被广泛应用于化工化纤、食品、造纸、制糖、矿冶、给排水、环保、水利水工、钢铁、石油、制药等工业领域中，用来测量各种酸缄、盐溶液、泥浆、矿浆、纸浆、煤水浆、玉米浆、糖浆、纤维浆、粮浆、石灰乳、污水、冷却原水、给排水、盐水、双氧水、啤酒、麦汁、各种饮料、黑液、绿液等导电液体介质的体积流量。

二、电磁流量计产品特点

管道内无可动部件，无阻流部件，测量中几乎没有附加压力损失。

测量结果与流速分布、流体压力、温度、密度、粘度等物理参数有关。

在现场可根据用户实际需要在线修改量程。

高清晰度背光 LCD 显示，全中文菜单操作，使用方便，操作简单，易学易懂。

采用 SMD 器件和表面贴装（ SMT ）技术，电路可靠性高。

采用 16 位嵌入式微处理器，运算速度快，精度高，可编程频率低频矩形波励磁，提高了流量测量的稳定性，功耗低。

全数字量处理，抗干扰能力强，测量可靠，精度高，流量测量范围可达 150 ： 1 。低 EMI 开关电源，适用电源电压变化范围大，抗 EMI 性能好。

内部具有三个积算器可分别显示正向累计量及差值积算量，内部设有不掉电时钟，可记录 16 次掉电时间。（选配）

具有 RS485 、 RS232 、 Hart 和 Modbus 等数字通讯信号输出。（选配）

具有自检与自论断功能。

红外手持操作器， 115KHZ 通讯速率，远距离非接触操作转换器所有功能。（选配）

小时量记录功能，以小时为单位记录流量量，适用于分时计量制。（选配）

三、电磁流量计主要技术参数

公称通径系列 DN （ mm ）

 

管道式四氟衬里： 10 、 15 、 20 、 32 、 40 、 50 、 65 、 80 、 100 、 125 、 150 、 200 、 250 、300 、 350 、 400 、 450 、 500 、 600 。

管道式橡胶衬里： 40 、 50 、 65 、 80 、 100 、 125 、 150 、 200 、 300 、 350 、 400 、 500 、600 、 800 、 1000 、 1200 。

流动方向：正、反净流量。量程比： 150 ： 1 。重复性误差：测量值的± 0 。 1%

等级： 0.5 级、 1.0 级（管道式）

被测介质温度：普通橡胶衬里： -20 ～ +60 ℃

高温橡胶衬里： -20 ～ +90 ℃

聚四氟乙烯衬里： -30 ～ +100 ℃

高温型四氟衬里： -30 ～ +180 ℃。

额定工作压力：管道式： DN6 ～ DN80 ≤ 1.6Mpa, DN100 ～ DN250 ≤ 1.0Mpa,

DN300 ～ DN1200 ≤ 0.6Mpa 。

流量测量范围：流量测量范围对应流速范围是 0.1 ～ 15m/s

电导率范围：被测流体电导率≥ 5us/cm( 一体式 ) ，大多数以水为成分的介质，其电导率在 200 ～ 800 μs/cm 范围内，均可选用电磁流量计来测量其流量。

电流输出： 0 ～ 10mA 时，负载电阻为 0 ～ 1.5k Ω； 4 ～ 20mA 时，负载电阻为 0 ～ 750k Ω

数字频率输出：输出频率上限可在 1 ～ 5000Hz 内设定带光电隔离的晶体管集电极开路双向输出。外接电源≤ 35V 导通时集电极大电流为 250mA 。

供电电源： 85 ～ 265V ， 45 ～ 63Hz 。

直管段长度：管道式：上游≥ 5DN ，下游≥ 2DN 。

连接方式：流量计与配管之间均采用法兰连接，法兰连接尺寸应符合 GB11988 的规定。

防爆标志： mdIIBT4 。

环境温度： -25 ～ 60 ℃

相对湿度： 5% ～ 95%

消耗功率：小于 20 瓦。

四、电磁流量选型说明

正确的选用电磁流量计是保证用好电磁流量计的前提条件，选用什么种类的电磁流量计应根据被测流体介质的物理性质和化学性质来决定，使电磁流量计的通径、流量范围、衬里材料、电极材料和输出电流等，都能适应被测流体的性质和流量的要求。

可测量的流体：

由电磁流量计的工作原理可知，能选用电磁流量计测量流量的流体必须是导电的，严格的说，除了高温流体之外，只要电导率大于5μs/cm的任何流体都能选用相应的电磁流量计来测量流体，因此不导电的气体、蒸汽、油类、丙铜等物质不能选用电磁流量计来测量流量。

传感器口径的确定：

流量计使用流速好在0.1—15m/s范围内，此时流量计口径可选择与用户管道口径一致。使用流速低于0.1m/s时好在仪表部位局部提高流速，采用缩管方式：

 

异径管的中心锥角不小于150时，可把异径管视为直管段的一部分。

一体型或分离型的选择：

一体型：现场和环境较好的条件下，一般都选用一体型，即传感器和转换器组装成一体。

分离型：即传感器和转换器分开装于不同地点，一般出现以下情况时选用分离型。

（1） 环境温度或流量计转换器表面受辐射温度过60℃。

（2） 管道震动较大的场合。

（3） 会对传感器的铝壳严重腐蚀的场合。

（4） 现场湿度较大或有腐蚀性气体的场合。

（5） 流量计装在高空或井下调试不方便的场合。

定货时应注明传感器和转换器分离距离，一般不能过100m，转换器为墙挂安装。

电极、接地环材料的选择：

应根据被测流体的腐蚀性来选择电极的材料，请查有关腐蚀性手册，对于特殊流体应做实验。

材料	耐腐蚀性能
含钼不锈钢 （OCr18Ni12Mo2Ti ）	硝酸、室温下〈5%硫酸、沸腾的磷酸、蚁酸、碱溶液、在一定压力下的亚硫酸、海水、醋酸
哈氏合金C 哈氏合金B （HC、HB）	耐氧化性酸、氧化性盐、耐海水、耐非氧化性酸、非氧化性盐、碱、常温硫酸
钛（Ti）	海水、各种氯化物和次氯盐酸、氯化性酸（包括发烟硝酸）、有机酸、碱
钽（Ta）	除氢氟酸、发烟硫酸、碱外的其余化学物质、包括沸点的盐酸、硝酸和小于175℃硫酸
铂（Pt）	各种酸、碱、盐，不包括王水

衬里材料选择说明：

应根据被测介质的腐蚀性、磨损性和温度来选择内衬材料。

内衬材料	名称	符号	性能	高工 作温度	适用液体
橡胶	氯丁橡胶	CR	耐磨性中等，耐一般低浓度的酸、碱、盐的腐蚀	<800C	自来水、工业用水、海水
	聚铵脂橡胶	PU	极好的耐磨性能，耐酸碱性能较差	<600C	纸浆、矿浆等浆液
氟塑料	聚四氟乙烯	F4或PTFE	化学性能很稳定，耐腾的盐酸、硫酸、王水、浓碱的腐蚀	<1800C	腐蚀性强的酸碱盐液体
	四氟乙烯和六氟丙烯译名：特氟隆FEP	F46或FEP	化学性能略逊于F4		腐蚀性酸碱盐液体
	四氯乙烯和乙烯	F40或ETFE	化学性能略逊于F4		腐蚀性酸碱盐液体
塑料	聚乙烯	P0	化学性能稳定	<600C	腐蚀性酸碱盐液体
	聚苯硫醚	PPS		<1500C	污水

流量范围的选择：

大流量和小流量必须符合下表中的数。

五、安装地点的选择及要求

安装地点的选择：

为了使流量计工作可靠稳定，在选择安装地点时应注意以下几方面的要求：

（1）       尽量比开铁磁性物体及具有强电磁场的设备（如大电机、大变压器等），以免受磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。

（2）       应尽量安装在干燥通风之处，不宜在潮湿、易积水的地方安装。

（3）       应尽量避免日晒雨淋，避免环境温度高于60℃及相对湿度大于95%。

（4）       选择便于维修，活动方便的地方。

（5）       流量计应安装在水泵后端，决不能在抽吸侧安装；阀门应安装在流量下游侧。

安装要求：

为了正确的测量，在选择管道上位置时应注意以下几点要求：

（1）       传感器既可以在垂直管道上安装，也可以在水平或倾斜管道上安装，但要求二电极的中心连线处于水平状态。

（2）       介质在安装位置应该保证满管流动，避免不满管及气体附着在电极上。

（3）       对于液固两相流体，好采用垂直安装，使传感器衬里磨损均匀，延长使用寿命。

（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，严禁在管道高点和出水口安装流量计。（见图）

 

（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≥5DN，后直管段≥2DN（DN为管径）。

（6）       前后直管段长度为流量计前≥5DN，后端≥2DN。