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電磁流量計(jì)的常規(guī)分類典范

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電磁流量計(jì)的常規(guī)分類典范:

1)、直流激磁

直流激磁電磁流量計(jì)用于測量液體金屬流量,如常溫下汞和高溫下液態(tài)納、鋰、鉀等。在快中子增殖核反應(yīng)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(yīng)用于DN300mm管道儀表的報(bào)道。干法效驗(yàn)流量值,與濕法(實(shí)流)效驗(yàn)相比,精度可達(dá)3%.除由電磁鐵值流激磁產(chǎn)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(yè)中應(yīng)用還屬探索階段,20世紀(jì)6070年代曾成功地應(yīng)用于測量電解槽常溫泵流量;有色冶金工業(yè)也曾試用于測量熔鋅液流量,因鋅液在測量管內(nèi)壁結(jié)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(jì)用于50Hz工頻市電激磁,產(chǎn)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(shí)電磁表面產(chǎn)生極化現(xiàn)象,但是由于易受市電鎖引起的與流量信號同相應(yīng)各種感應(yīng)噪聲的疊加,形成零點(diǎn)漂移等,現(xiàn)在已漸被低頻矩形波激磁所代替。這些疊加的感應(yīng)噪聲是由以下一些原因產(chǎn)生的。

1、液體中渦電流產(chǎn)生與流量信號同相位噪聲,電極污染形成的噪聲和零點(diǎn)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(yīng)所形成的正交(90°)噪聲相移,產(chǎn)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(yīng)噪聲。

但是交流激磁流量傳感器的磁感應(yīng)強(qiáng)度通常涉及得較高,有較大信號電動(dòng)勢(約為1mV1m/s,矩形波激磁僅0.20.3mV)和較高信噪比的優(yōu)點(diǎn)。此外,在測量固液雙相的礦漿等流體時(shí),低頻矩形波激磁方式在固體擦過電極表面產(chǎn)生尖峰的漿液噪聲,會使輸出信號波動(dòng),工頻交流激磁的電磁流量計(jì)則不存在這一缺點(diǎn)。因此國內(nèi)外還有一些儀表制造廠繼續(xù)提供工頻或其他頻率交流激磁的電磁流量計(jì)。

3)、低頻矩形波激磁

1975年低頻矩形波激磁方式發(fā)表以來,以其功耗小、零點(diǎn)穩(wěn)定,電極污染影響小等優(yōu)點(diǎn),得到很快發(fā)展,成為迄今主要激磁方式。低頻矩形波激磁波形有-負(fù)"二值者,有--負(fù)-"三值者,分別如右上圖中bc所示。三值激磁用無激磁期間的信號改善零點(diǎn)穩(wěn)定性。流量信號在信號電壓基本恒定的區(qū)間采樣取得。激磁頻率為市電的1/321/2,常用1/81/4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(shè)定。國外也有可由用戶設(shè)定頻率的儀表,例如商業(yè)名為可編程鍵控儲存(ProgrammableKeyedStorage)電磁流量計(jì)"。

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(wěn)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(chǎn)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(xiàn)大幅晃動(dòng)。這一現(xiàn)象稱作漿液噪聲,發(fā)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(jì)的應(yīng)用。

頻率較高的工頻激磁比低頻矩形波激磁抗?jié){液噪聲性能優(yōu)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(dòng)噪聲,提高儀表的穩(wěn)定性和響應(yīng)性??焖夙憫?yīng)性可反映頻率高達(dá)1Hz的柱塞泵的流動(dòng)狀況。

二、電磁流量計(jì)按輸出信號連接和激磁(或電源)連線制式分類

1)、四線制

傳統(tǒng)電磁流量計(jì)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(dǎo)線的四線制組成,仍是當(dāng)前的主要制式。

2)、二線制

當(dāng)前溫度、壓力/差壓、流量和物位等參量現(xiàn)場儀表趨向于輸出信號和電源共用導(dǎo)線的二線制儀表發(fā)展。二線制儀表毋須市電電源,而電磁流量計(jì)常裝在無市電供給的偏僻場所,采用二線制可節(jié)省市電布線工程費(fèi)用。

二線制電磁流量計(jì)電源供給的設(shè)計(jì)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(jì)和電磁式水表適應(yīng)配置于遠(yuǎn)離城市配水池或郊外污水處理后排放點(diǎn)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(dá)810年。

1993年日本修訂計(jì)量法規(guī)定DN350mm以下貿(mào)易證明用水管儀表的試用品種從傳統(tǒng)旋翼式水表擴(kuò)展到電磁式水表。今后用作水表的電磁流量計(jì)要符合水表標(biāo)準(zhǔn)的要求,測量精度只需2%5%,但電磁流量計(jì)本體必須要帶積算顯示和舍友外接電源。例如愛知時(shí)計(jì)電機(jī)的SU系列電磁式水表消耗功率僅2mW,內(nèi)藏電池可用8年以上。

三、電磁流量計(jì)按傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝方式分類

1)、分體型

分體型是電磁流量計(jì)最普遍應(yīng)用的形式,如右圖所展示的,傳感器接入管道,轉(zhuǎn)換器裝在儀表室或人們易于接近的傳感器附近,相距數(shù)十到數(shù)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(dǎo)率較低液體而相聚超過30m時(shí),為防止電纜部分電容造成信號衰減,內(nèi)層屏蔽也有要求接上與芯線同電位低阻抗源的屏蔽驅(qū)動(dòng)。分離型轉(zhuǎn)換器可遠(yuǎn)離現(xiàn)場惡劣環(huán)境,電子部件檢查、調(diào)整和參數(shù)設(shè)定就比較方便。

2)、一體型

傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起直接輸出直流電流(或頻率)標(biāo)準(zhǔn)信號,實(shí)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(nèi)部,從而減少信號衰減和空間電磁波噪聲侵入(見右圖)。同樣測量電路與分體型相比可測較低電導(dǎo)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(jià)格和安裝費(fèi)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(fā)展,一體型儀表將會有較快發(fā)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(hù)不便。此外,轉(zhuǎn)換器電子部件裝于管道上,將受到流體溫度和管部震動(dòng)的較大限制。

四、電磁流量計(jì)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(shí)傳統(tǒng)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。

DN15600mm電磁流量計(jì)的兩法蘭面間長度,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已制定標(biāo)準(zhǔn)(ISO13359;1998)予以統(tǒng)一。

2)夾裝連接

夾裝連接時(shí)近年發(fā)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(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)管系法蘭孔距適應(yīng)性強(qiáng);但只適用于較小管徑(200mm一下),承受液體工作壓力較低。

3)衛(wèi)生型連接

右圖中式衛(wèi)生型連接一例,與國際制酪聯(lián)合會IDF加持件相連接,實(shí)現(xiàn)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(yīng)用于醫(yī)藥、食品等工業(yè)和藥業(yè)配比注入等場所。螺紋連接還有較多應(yīng)用于石油、地質(zhì)勘探等1625MPa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(jì)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(tǒng)結(jié)構(gòu),通常為一對電極,大口徑儀表業(yè)有用兩對電極。非滿管型EMF也有用3對電機(jī)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(jì)簡稱電容式電磁流量計(jì),其原理看下圖。前置放大器置于傳感器內(nèi)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(chǎn)生電極鈍化、氧化和觸媒作用等電極表面效應(yīng)噪聲,也機(jī)會不存在流動(dòng)噪聲和漿液噪聲。襯里內(nèi)表面覆蓋油脂等非導(dǎo)電層或薄絕緣結(jié)構(gòu)層也不會影響測量;但覆蓋層若為導(dǎo)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(jì)。

六、電磁流量計(jì)按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類

1)短管型

短管型結(jié)構(gòu)即如傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu),流量傳感器帶有測量管段連接到管道系統(tǒng)中。

2)插入型

插入型流量傳感器實(shí)質(zhì)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(zhuǎn)換器預(yù)置的管道面積等系數(shù)相乘鹽酸求取流量。除單點(diǎn)的點(diǎn)流速"外,還有側(cè)多點(diǎn)徑流速"者。

本型儀表適用于大型管道,因?yàn)槭菧y量局部流速推算流體流量,測量精度遠(yuǎn)低于短管型,通常僅用于過程控制,不適宜應(yīng)用于貿(mào)易核算計(jì)量。但是價(jià)格相對便宜。應(yīng)用特點(diǎn)還可參閱插入式流量計(jì)。

七、電磁流量計(jì)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(yè)一般較多采用分體型中、大口徑法蘭連接方式;醫(yī)藥、生物、精細(xì)化工等工業(yè)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(jì)應(yīng)用于有易燃?xì)夥盏膱鏊?。由于大部分電磁流量?jì)的幾次電流能量較大,通常設(shè)計(jì)成隔爆型、充砂型、澆封型和氣密型等。但是現(xiàn)在有些電磁流量計(jì)激磁功率大幅度降低,也有了本質(zhì)安全型即以前所稱安全火花型,流量傳感器部分和轉(zhuǎn)換部分有條件組成一體,全部裝在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。

3)衛(wèi)生型

乳酪、食品、醫(yī)藥、生物化學(xué)等工業(yè)要求定時(shí)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(wèi)生型規(guī)定的結(jié)構(gòu),與液體接觸的材質(zhì)應(yīng)是無毒無害的。

4)耐潛水型

  本型傳感器應(yīng)用于安裝在地面下的窨井,可承受短時(shí)間水侵沒,相當(dāng)于外殼防護(hù)等級IP67NEMA6;還有相當(dāng)于防護(hù)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(yè)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(shí)刻安裝多臺與傳感器形狀相同的分流模型,以擴(kuò)大流量。

擴(kuò)展閱讀:流量計(jì)  www.8818181.net


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