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插入式電磁流量計

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插入式電磁流量計原理、應用場合、價格、安裝等全面分析

來源:作者:發表時間:2017-08-26 10:03:23

 摘要:對大管道、埋地管道、精度要求不很高的場合.如廢水、循環水、冷卻水等,用插入式電磁流量計測量是較合適的。本文從原理、應用場合、價格、安裝等各方面作一分析。

 
        眾所周知,電磁流量計可以用來測量水、酸、堿、鹽等腐蝕性液體和礦漿、泥漿、紙漿等液固兩相懸浮液的體積流量,廣泛用于化工、礦冶、鋼鐵、煤碳、水利水工、給排水、造紙、制糖、釀酒、食品、紡織印染和化纖等工業過程。
一般電磁流量計是在管道外二側安裝線圈,其適用性強、精度高。但如碰到埋地管道、大管道、測量精度要求不很高的場合,如工業廢水、循環水、冷卻水等的管道流量測量時,一般電磁流量計埋地安裝困難,特別對大管道的流量測量價格昂貴,這時采用插入式電磁流量計(以下簡稱插入式)是合適的選型。目前,國內外產品逐漸被采用,如西德KROHNE(科隆)公司的產品應用較多,但這幾年發展不很快。筆者認為在很多場合,采用插入式比非插入式更合適。下面就原理、價格、安裝等方面逐一作一分析。
 
1插入式電磁流里計的工作原理
1.1非插入式電磁流量計工作原理
        電磁流量計是根據法拉第電磁感應原理工作的。當導電液體沿測量管并與交變磁場的磁力線成垂直方向運動時(見圖1),導電液體切割磁力線產生感應電勢,此感應電勢由測量管上的兩個電極檢出,數值大小由下式表示:
        ****************
        式中:U-感應電勢(v)
        D一電極間距離(m)
        B-磁通密度(T=Wb/cm2)
        V一平均流速(m/s)
        K一與磁場分布及軸向長度有關的系數
 
1.2插入式電磁流量計工作原理
        把需測流量的物料管道開一個孔,電極頭深入到管道內,激磁結圈置于測量頭,產生一個脈沖直流磁場,正交于測量頭,流體垂直于磁場流動感應出一個電勢U,其值大小比例于平均流速V。極棒前端固定的二個電極檢出感應電勢其數值大小為:U=KBVD
非插入式 電磁流量計工作原理
        從非插入式工作原理圖圖1與插入式工作原理圖圖2可知;其工作原理相同,關鍵是非插入式,其電極裝在管道二側,故經過處理可測出平均流速;而插入式的一極棒必須要插到管路的平均流速這一點,才能測量準確。根據體力學,對一個管內流動的流體,其管徑的1/4一1/8處為平均流速處,故電極置于這個位置就可以了。
插入式電磁流量計工作原理
2應用分析
2.1結構特點分析
        圖3為插入式的結構圖。安裝方式,實際上是在工藝管道上開一個孔,在工藝管道上焊上連接套管,然后將流量計插入套管。關鍵是插多少深,這可預先將連接套管的長度根據工藝管道的尺寸進行刻度,要使極棒端頭處于工藝管道平均流速的位置。由于插入式極棒長度是固定的,故管道越粗,連接套管露出在管道外部的長度應越短,則探頭插入管道內越深(達到管徑的1/4一1/8處),如連接套管長度為86mm,則DN50的管道其連接套管應焊在76mm長的地方,則極棒深入管道內10mm(包括壁厚);若DN為300mm,則管道連接套管應焊在42mm的地方,則極棒插入深度為44mm(包括壁厚)。以上極棒端均處在管道的1/4一1/8D處,見圖4連接套管的尺寸示例。
插 入式電磁流量計結構圖連接套管的長度示例
1一連接套管2一密封圈3一傳感器4一連接螺紋5一接地電纜6一接地端7一電纜入口PG13.58一外殼9一空插座10一電源接線端11一接線盒12-磁感應圈和電接點13一電子放大器14-罩殼螺紋15一具有密封圈的罩殼
 
2.2價格比較分析
        每一種類型插入式的極棒長度是固定的,因而用于小管道、大管道,其流量計的價格是一樣的。而對于非插入式,管徑越大,價格越貴,故插入式越是用于大管道越是合算。
        從最近我們的價格調查可看出一般DN<200mm是非插入式價格便宜,在DN200左右;插入式與非插入式價格相似,DN>200則插入式價格優勢越來越明顯。
 
2.3安裝分析
        從圖3可知,插入式的安裝只要在管道上開一孔(一般Dg40)即可,對一些大管道,尤為方便,特別是埋地管道,可省去在地上挖一大坑(置放流量計),時間長了,由于地面滲水,埋地管道會使流量計浸入水中,這時可采用浸沒型產品。這比孔板、渦街及非插入式電磁流量計方便得多。
 
2.4精度分析
        據資料報道,一般插入式精度為±5%MV(測量值),而非插入式口徑為(φ25~φ300時,精度為±1.5%FS,口徑為φ300~φ12000寸,精度為±2.5%FS(FS:滿刻度流量)。如果流量儀表流量刻度為100t/h,在50t/h測量時,口徑從φ300~φ1200,其精度是相等的。但對高水平產品,非插入式可達±0.4~±0.5%,而插入式為±2~±3%MV,故插入式一般用于精度要求不很高的場合。
 
2.5流速分析
        插入式,流速要求一般應大于1m/s,最好流速為2m/s~3m/s。如流速處于O.5m/s一1m/s,則精度只有±5~±8%。
 
2.6電導率5s分析
        電磁流量計優點很多,但要產生感應電勢,流體必須有電導率,這亦是應用限制。不同電磁流量計要求電導率一般從100μs/cm-2μs/cm。據KROHNE的資料,插入式電磁流量計要求電導率≥20μs/cm,能用于一般自來水、工業用水及酸液、堿液等。
 
2.7應用場合分析
        簡言之,插入式適用于Dg200的大管道、或地下管道或精度要求不很高的場合,如工業污水、冷卻水、城市建設水管的測量。見圖5所示。
管道插入式電磁流量計流量測量安裝圖
          明渠的流量測量,一直是比較困難的插入式電磁流量計是一種合適的儀表,安裝簡單,見圖6。如果明渠液位波動較大,則需加液位計,進行液位校準。
插入式電磁流量計明渠流量測量圖
 
3應用問題分析
3.1電極清洗問題
        在運用中,電極臟了,影響測量,則需清洗電極。對于插入式,只要將電極從連接套管中抽出清洗即可。如需使電極抽出時管道液位不外流,不影響生產,則可在套管外套上加開關截止閥。電極抽出清洗時,可將閥關死,不使液體通過套管溢出。
 
3.2精度問題
        插入式雖有很多不可替代的優點,但精度標準較低,選用者首先應從工況的允許情況來考慮。再進一步可考慮是否有其他儀表可選用,對大管道系統精度是否可保證,價格、安裝等等作一比較,在此不一一詳述。
 
3.3直管段
        為了檢測點的流速比較穩定,插入式電磁流量計的檢測點的前后亦需直管段。一般,上游10D下游5D即可。
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