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水行业电磁流量计的选型及要点

点击次数:3315 发布时间:2011/5/27
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水行业电磁流量计的选型及要点

引水工程、自来水厂、污水处理厂进、出口水流量计量是水行业中的关键计量,是企业统计产量、生产成本、管网漏失和能源单耗等主要生产运行指标的重要依据,是水行业必不可少的计量环节。进出、水流量计量仪表的选型显得较为关键,如何正确选用流量仪表和提高计量检测水平是企业一项重要的工作。

引水工程、自来水厂、污水处理厂进出口水流量计量使用的流量计与其它领域相比具有其特殊的要求。首先,流量计的口径比较大,一般DN300mmDN1000mm的范围,国内已成功使用的电磁流量计zui大口径达到DN3000mm;上海肯特智能仪器公司今年供应深圳水务zui大口径达到DN3200mm。其次,水的流量计量量值较大,一般为数千到几万m3/h;另外,为了保证满足供、排水贸易计量的要求,所选型的流量仪表要求准确度高;由于流量仪表口径大而安装位置局限所以对直管段的要求不能过高。针对进、出口水流量特点,我们选择流量仪表时就要注意以下几方面:

1.工艺管路口径大要求流量仪表的压力损失越小越好。一般不采用管道局部缩径的方法提高流速; 

2.新设计安装的管路,一般均选择适当的流速。因为流体的流速太低,流量仪表的口径就大,相应的仪表的投资增大。流体的流速太高,会造成动力压力损耗大,导致运行成本上升,都是不经济的,但选型时要为今后的扩建留有流量的余量; 

3.由于流体的流速较低,流体中的污垢、在较长时间运行后会出现淤泥和水垢等极易在管道内壁和电极上沉积。在工程设计时应考虑仪表与流体接触部分的清洗;如无法清洗又选用电磁流量计时可以采用刮刀式电极; 

4.仪表的测量量程范围要求大。有些水流量夜间和白天、冬季和夏季流量相差悬殊,多达好几倍,因此,这些水的流量计,就要求量程范围度特别大; 

5.仪表的防护等级要求高。大口径管路大多埋地敷设,为的是节省投资和空间,在北方,也是防冻的需要。因此分体式流量传感器大多被安装在仪表井内。由于雨水、井壁渗漏和管路外漏等原因常常引起井内水位上升而淹没流量传感器,所以设计时就应估计到这种情况,选用潜水型的流量传感器,例如IP68的防护等级。同时仪表井做好防水工程处理。 

6.由于大口径流量仪表的检定往往拆卸、运输和安装困难,工艺上又不允许断流和停产,希望仪表能在线进行干式标定。 

引水工程、自来水厂、污水处理厂进、出口水流量计量主要使用了以电磁流量计为主的多种流量计。并大量使用了电磁流量计和超声波流量计等,少量应用插入式流量计涡轮流量计和电磁流量计,并大量更新为智能化、高精度、多功能的流量仪表。并且已实现或部分应用了有线、总线式数字通信方式MODBUSPROFBUSHART以及无线的通信方式,以实现远程监控和抄表,并将流量数据远传到中控室和公司调度室。

一、电磁流量计的测量原理和优点

电磁流量计的工作原理基于电磁感应定律的电磁流量计,它是一种测量原理经典、技术较成熟、长期稳定性好、维护量小大量使用的流量计量仪表,也是引水工程、自来水厂、污水处理厂进、出口水流量计量zui常用的流量计。该种仪表具有下列特点。

1、无可动部件,可靠性高,长期稳定性好维护量小; 

2、无附加阻力。这一点对大口径流量计有特别重要的意义; 

3、测量度高。典型产品度可达到±0.5%R; 

4、量程范围度大。保证精度的范围度一般可达401,在v0.08m/s时,基本误差仍可小于±2%R; 

5、直管段要求相对较低。对于大口径管路,这一点也很重要。有多种流量计要求前后直管段达到5D3D。 

6、有大口径电磁流量计和超声波流量计的产品可供设计选型。电磁流量计国内zui大提供DN3200的产品,超声波流量计可以达到更大的口径,从而能满足大口径、大流量的水流量测量的需要; 

7、品种齐全。有一体式IP65、分体式潜水型IP68产品; 

8、其不足之处是被测的流体的电导率必须大于5µs ,并且仪表的价格随着口径增大价格增高 

二、电磁流量计的技术进展

电磁流量计成为发展较快且技术较成熟的流量仪表,并成为引水工程、自来水厂、污水处理厂进、出口水流量计量的流量计。随着计算机技术和微电子技术的飞速发展,电磁流量计的设计和制造技术也获得了突飞猛进的发展。传感器的制造工艺采用了适合多种场合的各种衬里工艺四氟塑料、F4、氯丁橡胶、陶瓷衬里等,并在励磁线圈结构和外壳防护方面进行优化和改进,大口径电磁流量传感器基本满足IP68。仪表的可靠性进一步提高,电磁流量转换器智能化技术进一步完善和提高,低功耗单片机微处理器、DSP技术和软件编程技术,实现了电磁流量计励磁方式的优化和智能化多频励磁、双频励磁等,并实现拓宽量程测量范围度50:1、补偿测量误差、零点校正、励磁及系统自诊断、正反相流判断、空管与非满管的自诊断等功能,极大地增强了电磁流量计技术性测量功能,改善了可靠性和稳定性。为满足FCS新型控制系统的要求,新型电磁流量计应用了计算机串行通信技术,采用于PROFBUS-DPPROFBUS-PAHART等现场总线数字通信协议,实现了与上位机的双向数字通信,提高了系统的自动化水平和数据传输的可靠性。另外具有电磁兼容性、抗射频干扰的技术(RFIEMC)技术的应用,引水工程、自来水厂、污水处理厂中使用了大量的大电机等电气设备和雷电的电磁辐射及大功率电气设备以及变频器的使用会引起的电网扰动等是影响智能化电磁流量计正常工作的主要因素之一。抗ESDPCB电路板布局和布线技术、开关电源电磁干扰抑制EMI技术、PCB屏蔽和接地技术等已经得到不同程度的应用,可以有效地抗干扰。

国外在电磁流量计的制造技术取得了重大进展,以往测量管和衬里主要采用粘结剂的技术,由于受制于粘结剂的温度和强度,即使衬里材料选用抗腐蚀的聚四氟乙烯,其在工艺条件下流体的工作在160℃范围内。现在国外采用金属耦合技术可以将二种不同材质的金属或金属与非金属进行耦合和粘结其粘结强度大幅度提高,据悉聚四氟乙烯的衬里可以达到230℃,这个重大的突破。这样将大大地扩展了电磁流量计的应用范围。

三、电磁流量计的选型和安装注意点

应用于水处理系统中的水计量使用电磁流量计,其衬里材料多选用氯丁橡胶,因其有较好的耐磨性;水处理的化学药剂的计量,衬里材料多选用抗腐蚀的聚四氟乙烯。其安装时应注意远离外界的电磁场源,以免影响传感器的工作磁场及干扰流量测量信号,传感器水平安装时,要求两个电极的中心轴线处于水平状态,防止颗粒杂质沉积,影响电极工作。测量管内应为满管,不允许大量气泡通过传感器,当不能满足条件时,应采取相应措施。

为使仪表可靠地工作,提高测量度,不受外界寄生电势的干扰,传感器应有良好的单独接地线,且接地电阻应小于10Ω,尤其是安装在阴极保护管道上时。如在某厂出厂干管上安装的电磁流量计,由于管道采用了阴极保护,防护电解腐蚀的管道内壁和外壁之间是绝缘的,被测介质没有接地电位所以就无法正常工作。假如电磁流量计传感器内置接地电极就不会存在这样的问题。

转换器应安装在符合其防护等级要求的场所,在满足安装环境、使用要求的前提下,转换器与传感器之间的距离和连接电缆越短越好、并且不能使用电缆中间连接,减少可能产生的强电信号的干扰。

四、电磁流量计在线校验方法

电磁流量计出厂时其精度已经过实流检定。但一旦使用于现场,由于受环境条件、流体特性以及仪表本身如元器件老化等原因引起仪表运行故障等情况,对于安装投运前或长期使用后的流量计有必要进行一次常规的现场校验,为今后的精度变化的方向有一个依据。由于电磁流量计的传感器安装在工艺的水管道上,难以拆下送至实流检定,而目前在流量计量范围内,国家和地方对大口径流量计拟制订了《电磁流量计检验规程》成为有现场条件下进行在线检验的规程和其它法规文件。为了保证电磁流量计在安装、故障修复以及长期使用后的精度和可靠性,作以下的必要校验:

电磁流量计校验的主要内容:

① 首先对电磁流量计励磁线圈进行绝缘测试,测试值应大于20MΩ。 

② 对电磁流量计励磁线圈进行铜电阻值测试,测试值应与原出厂值相同环境温度相同时。 

③ 对电磁流量计传感器电极对地电阻进行测试,若电阻值在220kΩ之间,并伴有充、放电现象,两只电极的电阻相近,则认为好的。 

④ 对电磁流量计转换器励磁电流进行测试,观察其输出与转换器原电流的值,测试值误差不超过士0. 25mA。 

⑤ 对电磁流量计转换器模拟量输出及频率输出进行测试,观察其线性变化情况,并计算其zui大线性误差,应不超过士0.5%。 

⑥ 对DN 1200mm以上的电磁流量计,应测试推动级NB,电流误差不超过12mA。 

通过对电磁流量计在线检验,我们可以及时正确地发现电磁流量计是否存在故障或隐患,为保证电磁流量计的正确计量提供了可靠的依据和保障,有利于今后更好地管理好、使用好电磁流量计

 
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