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插入式电磁流量计

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插入式电磁流量计原理、应用场合、价格、安装等全面分析

来源:作者:发表时间:2017-08-26 10:03:23

 摘要:对大管道、埋地管道、精度要求不很高的场合.如废水、循环水、冷却水等,用插入式电磁流量计测量是较合适的。本文从原理、应用场合、价格、安装等各方面作一分析。

 
        众所周知,电磁流量计可以用来测量水、酸、碱、盐等腐蚀性液体和矿浆、泥浆、纸浆等液固两相悬浮液的体积流量,广泛用于化工、矿冶、钢铁、煤碳、水利水工、给排水、造纸、制糖、酿酒、食品、纺织印染和化纤等工业过程。
一般电磁流量计是在管道外二侧安装线圈,其适用性强、精度高。但如碰到埋地管道、大管道、测量精度要求不很高的场合,如工业废水、循环水、冷却水等的管道流量测量时,一般电磁流量计埋地安装困难,特别对大管道的流量测量价格昂贵,这时采用插入式电磁流量计(以下简称插入式)是合适的选型。目前,国内外产品逐渐被采用,如西德KROHNE(科隆)公司的产品应用较多,但这几年发展不很快。笔者认为在很多场合,采用插入式比非插入式更合适。下面就原理、价格、安装等方面逐一作一分析。
 
1插入式电磁流里计的工作原理
1.1非插入式电磁流量计工作原理
        电磁流量计是根据法拉第电磁感应原理工作的。当导电液体沿测量管并与交变磁场的磁力线成垂直方向运动时(见图1),导电液体切割磁力线产生感应电势,此感应电势由测量管上的两个电极检出,数值大小由下式表示:
        ****************
        式中:U-感应电势(v)
        D一电极间距离(m)
        B-磁通密度(T=Wb/cm2)
        V一平均流速(m/s)
        K一与磁场分布及轴向长度有关的系数
 
1.2插入式电磁流量计工作原理
        把需测流量的物料管道开一个孔,电极头深入到管道内,激磁结圈置于测量头,产生一个脉冲直流磁场,正交于测量头,流体垂直于磁场流动感应出一个电势U,其值大小比例于平均流速V。极棒前端固定的二个电极检出感应电势其数值大小为:U=KBVD
非插入式 电磁流量计工作原理
        从非插入式工作原理图图1与插入式工作原理图图2可知;其工作原理相同,关键是非插入式,其电极装在管道二侧,故经过处理可测出平均流速;而插入式的一极棒必须要插到管路的平均流速这一点,才能测量准确。根据体力学,对一个管内流动的流体,其管径的1/4一1/8处为平均流速处,故电极置于这个位置就可以了。
插入式电磁流量计工作原理
2应用分析
2.1结构特点分析
        图3为插入式的结构图。安装方式,实际上是在工艺管道上开一个孔,在工艺管道上焊上连接套管,然后将流量计插入套管。关键是插多少深,这可预先将连接套管的长度根据工艺管道的尺寸进行刻度,要使极棒端头处于工艺管道平均流速的位置。由于插入式极棒长度是固定的,故管道越粗,连接套管露出在管道外部的长度应越短,则探头插入管道内越深(达到管径的1/4一1/8处),如连接套管长度为86mm,则DN50的管道其连接套管应焊在76mm长的地方,则极棒深入管道内10mm(包括壁厚);若DN为300mm,则管道连接套管应焊在42mm的地方,则极棒插入深度为44mm(包括壁厚)。以上极棒端均处在管道的1/4一1/8D处,见图4连接套管的尺寸示例。
插 入式电磁流量计结构图连接套管的长度示例
1一连接套管2一密封圈3一传感器4一连接螺纹5一接地电缆6一接地端7一电缆入口PG13.58一外壳9一空插座10一电源接线端11一接线盒12-磁感应圈和电接点13一电子放大器14-罩壳螺纹15一具有密封圈的罩壳
 
2.2价格比较分析
        每一种类型插入式的极棒长度是固定的,因而用于小管道、大管道,其流量计的价格是一样的。而对于非插入式,管径越大,价格越贵,故插入式越是用于大管道越是合算。
        从最近我们的价格调查可看出一般DN<200mm是非插入式价格便宜,在DN200左右;插入式与非插入式价格相似,DN>200则插入式价格优势越来越明显。
 
2.3安装分析
        从图3可知,插入式的安装只要在管道上开一孔(一般Dg40)即可,对一些大管道,尤为方便,特别是埋地管道,可省去在地上挖一大坑(置放流量计),时间长了,由于地面渗水,埋地管道会使流量计浸入水中,这时可采用浸没型产品。这比孔板、涡街及非插入式电磁流量计方便得多。
 
2.4精度分析
        据资料报道,一般插入式精度为±5%MV(测量值),而非插入式口径为(φ25~φ300时,精度为±1.5%FS,口径为φ300~φ12000寸,精度为±2.5%FS(FS:满刻度流量)。如果流量仪表流量刻度为100t/h,在50t/h测量时,口径从φ300~φ1200,其精度是相等的。但对高水平产品,非插入式可达±0.4~±0.5%,而插入式为±2~±3%MV,故插入式一般用于精度要求不很高的场合。
 
2.5流速分析
        插入式,流速要求一般应大于1m/s,最好流速为2m/s~3m/s。如流速处于O.5m/s一1m/s,则精度只有±5~±8%。
 
2.6电导率5s分析
        电磁流量计优点很多,但要产生感应电势,流体必须有电导率,这亦是应用限制。不同电磁流量计要求电导率一般从100μs/cm-2μs/cm。据KROHNE的资料,插入式电磁流量计要求电导率≥20μs/cm,能用于一般自来水、工业用水及酸液、碱液等。
 
2.7应用场合分析
        简言之,插入式适用于Dg200的大管道、或地下管道或精度要求不很高的场合,如工业污水、冷却水、城市建设水管的测量。见图5所示。
管道插入式电磁流量计流量测量安装图
          明渠的流量测量,一直是比较困难的插入式电磁流量计是一种合适的仪表,安装简单,见图6。如果明渠液位波动较大,则需加液位计,进行液位校准。
插入式电磁流量计明渠流量测量图
 
3应用问题分析
3.1电极清洗问题
        在运用中,电极脏了,影响测量,则需清洗电极。对于插入式,只要将电极从连接套管中抽出清洗即可。如需使电极抽出时管道液位不外流,不影响生产,则可在套管外套上加开关截止阀。电极抽出清洗时,可将阀关死,不使液体通过套管溢出。
 
3.2精度问题
        插入式虽有很多不可替代的优点,但精度标准较低,选用者首先应从工况的允许情况来考虑。再进一步可考虑是否有其他仪表可选用,对大管道系统精度是否可保证,价格、安装等等作一比较,在此不一一详述。
 
3.3直管段
        为了检测点的流速比较稳定,插入式电磁流量计的检测点的前后亦需直管段。一般,上游10D下游5D即可。
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