在管网供水中,越来越多的流量计用于大用水户计量[1]、区域计量系统中,以减少漏失率。实现在管网中的漏耗监控,需要对用水量较低的夜间进行监测。插入式电磁流量计可以提供双向的高精度测量,是漏损检测的理想流量计。同时,杰出的重复性,保证只有真正的流量突变才被检测。
插入式电磁流量计原理图LDC型插入式电磁流量计主要用于测量封闭管道中的导电液体和浆液中的体积流量。包括酸、碱、盐等强腐蚀性的液体。插入式电磁流量计广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、食品、制药、造纸等行业以及环保、市政管理,水利建设等领域。
主要组成部分:
LY-LDE-C插入式电磁流量计由插入式电磁流量传感器(简称传感器)和插入式电磁流量转换器(简称转换器)配套组成(简称流量计),用来测量管道内各种导电液体的体积流量。
测量对象:
测量管、电极、励磁线圈、铁芯与磁轭壳体。用来测量自来水、钢铁、石油、化工、电力、工业、水利等部门的导电流体流量,亦可测量酸、碱、盐等腐蚀性导电液体。
产品特点:
1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
2、测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低;
3、系列公称通径DN15~DN3000。传感器衬里和电极材料有多种选择;
4、转换器采用新颖励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达1500:1;
5、转换器可与传感器组成一体型或分体型;
6、转换器采用16位高性能微处理器,2x16LCD显示,参数设定方便,编程可靠;
7、流量计为双向测量系统,内装三个积算器:正向总量、反向总量及差值总量;可显示.庄、反流量,并具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART;
8、转换器采用表面安装技术(SMT),具有自检和自诊断功能
插入式电磁流量计用途
用来测量自来水、钢铁、石油、化工、电力、工业、水利等部门的导电流体流量,亦可测量酸、碱、盐等腐蚀性导电液体。
产品特点:
耐腐蚀全不锈钢材质 ABS全模具生产探头 结构简单、牢固、无活动部件,使用寿命长:
测量可靠,抗干扰能力强;
体积小、重量轻、安装方便、维护量小;
测量范围大,测量不受温度、密度、压力、粘度、导电率等变化的影响;
压力损失为零;
能够在不断流的情况下进行安装、拆卸,为用户的检修带来了方便。
较一般电磁流量计的制造成本和安装费用低,特别适合大中径管道流量测量。
用户可选择正向计量或反向计量安装简单,可不断流,现场课带压开孔消除电化学干扰信号,零点自稳具有多种防护等级及安装方式有适用于潜水安装的IP68[2]
插入式电磁流量计
流速测量范围:(0.05-10)m/s
测量管道直径:DN(100-3000)mm
测量精度:1.5级
工作压力:<1.6MPa
介质温度:0-80℃
耗电功率:<20VA
被测液体导电率:> 5 μ s/cm
传感器安装上游直管段不低于5D(D:管径),下游直管段不低于2D
安装方式:
(一)垂直安装,传感器插入管道时应与管道断面的垂直直径夹角小于5°,适用于测量管道振动小的清洁介质。
(二)倾斜安装,其传感器的轴线与被测管道的轴线夹角为45°,适用于大管径且测量介质中含有其它杂质的液体流量测量,该安装方式水阻小,不宜缠挂。
插入式电磁流量传感器插入点有两种方法:一是插入到被测管道的中心轴线上,二是插入到管道内壁为管道的0.25D处。
传感器的安装
1、清理被测管安装底座的焊渣和毛刺。
2、关掉上游流量控制阀门或采用低压供水。
3、将DN50球阀安装到安装底座上。注意球阀的长空腔向上,检查球阀是否能全开全关、将压紧螺纹座、压紧螺母和橡胶密封圈安装到球阀上。松开定位螺母。将传感器插入杆通过球阀插入被测管道,同时应注意传感器方向标志杆指向应和流体流向一致。
传感器形式的选用,根据现场条件选择。如传感器可能或长期浸于水中,可选用潜水式,一般情况下可选用分体式。如果环境、位置较好,可选用一体式。如需在线拆装或需清洗电极的场合,可选用带压拆装式。
仪表结构简单、可靠,无可动部件,工作寿命长。
无截流阻流部件,不存在压力损失和流体堵塞现象。
无机械惯性,响应快速,稳定性好,可应用于自动检测、调节和程控系统。
测量精度不受被测介质的种类及其温度、粘度、密度、压力等物理量参数的影响。
采用聚四氟乙烯或橡胶材质衬里和Hc、Hb、316L、Ti等电极材料的不同组合可适应不同介质的需要。 备有管道式、插入式等多种流量计型号。
采用EEPROM存贮器,测量运算数据存贮保护安全可靠。
具备一体化和分离型两种型式。
高清晰度LCD背光显示。
一体型电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制定,用来测量导电流体的体积流量。
由于独特的特点,目前已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量。主要用于化工、造纸、食品、纺织、冶金、环保、给排水等行业,与计算机配套可实现系统控制。
流量计无机械可动部件,转换器采用优化设计,结构紧密,容易安装,转换器和传感器具有互换性,可自由变更测量范围。流量的检测只与插入深度有关,故该流量计通用性广,互换性强。一种型号就可适用于各种规格管道的流体测量要求。可与任何标准二次仪表连接。量程自动切换功能,流量计在量程范围变化时,量程可自动切换,保证全程范围内准确测量。上下限报警功能,用户可根据需要设定上下限瞬时流量,当流量超过上限或下限设定值时蜂鸣器报警或有继电器输出。空管报警,在工作状态下,当流量计测量管内空管,瞬时流量为0,右上角显示报警。
一般工业用插入式电磁流量计被测介质流速以2~4m/s为宜,在特殊情况下,最低流速应不小于0.2m/s,最高应不大于 8m/s。若介质中含有固体颗粒,常用流速应小于3m/s,防止衬里和电极的过分磨擦;对于粘滞流体,流速可选择大于2m/s,较大的流速有助于自动消除电极上附着的粘滞物的作用,有利于提高测量精度。 在量程Q已确定的条件下,即可根据上述流速V的范围决定流量计口径D的大小,其值由下式计算:Q=πD2V/4 Q:流量(㎡/h) D:管道内径 V:流速(m/h)
电磁流量计的量程Q应大于预计的最大流量值,而正常的流量值以稍大于流量计满量程刻度的50%为宜。
插入式电磁流量计由插入式电磁流量传感器(简称传感器)和电磁流量转换器(简称转换器)配套组成(简称流量计)。是用来测量管道内各种导电液体体积流量的仪表。
插入式电磁流量计用来测量自来水、钢铁、石油、化工、电力、工业、水利等部门的导电流体流量,亦可测量酸、碱、盐等腐蚀性导电液体。
特点:
耐腐蚀全不锈钢材质
ABS全模具生产探头
结构简单、牢固、无活动部件,使用寿命长:
测量可靠,抗干扰能力强;
体积小、重量轻、安装方便、维护量小;
测量范围大,测量不受温度、密度、压力、粘度、导电率等变化的影响;
压力损失为零;
能够在不断流的情况下进行安装、拆卸,为用户的检修带来了方便。
较一般电磁流量计的制造成本和安装费用低,特别适合大中径管道流量测量。
主要技术性能指标:
流速测量范围:(0.05-10)m/s
测量管道直径:DN(100-3000)mm
测量精度:1.0级
工作压力:<1.6MPa
介质温度:0-80℃
耗电功率:<20VA
安装:
传感器安装上游直管段不低于5D(D:管径),下游直管段不低于2D
订货须知
订货时请写明被测介质名称、工作压力、介质温度、流量(流速)范围管道通径和被测管网情况等。
电磁流量计常用电极材料及其适用范围:
(1)不锈钢.. 含钼不锈钢.. 0Cr18Ni12Mo2Ti :主要用于生活和工业用水、原水、下水、废物水及稀酸、稀碱等弱腐蚀性酸碱盐液, 价格最低
(2)哈氏合金B :对沸点下的盐酸有良好的耐腐蚀性, 也耐硫酸、氢氟酸、有机酸等非氧化性酸、碱、盐介质, 不适用硝酸等氧化性酸
(3)哈氏合金C: 适用于常温硝酸、其他氧化性酸、氧化性盐液等, 不适用于盐酸等还原性酸和氯化物等介质(4)钛(Ti) :具有非常优良的耐腐蚀性能。适用于氯化物、次氯酸盐、海水、常温硝酸等介质, 不适用于盐酸、硫酸等氧化性酸
(5) 钽(Ta): 耐腐蚀性非常优良, 和玻璃相似。除了氢氟酸、发烟硫酸、碱外, 几乎能耐一切化学介质的腐蚀。适用于大部分酸性介质, 不适用于氢氧化钠等碱液
(6)铂、铂铱合金:适用于几乎所有的酸、碱液, 但不适用王水、铵盐、卤素等介质, 价格昂贵
(7)碳化钨硬质合金:浆液专用电极材料, 可降低浆液噪声, 耐酸性较差, 腐蚀性液体不适应
(8)导电橡胶、导电氟塑料、多孔性陶瓷:低液噪电极材料, 抗浆液噪声和流动噪声, 导电氟塑料耐化学品性能好
传感器一般不需要定期维护。但对于被测介质容易使电极和测量头(测量管)表面或内壁粘附结垢的情形,必须进行定期清洗。清洗周期视粘附结垢速度而定。在清洗电极和测量头(测量管)时,一定要注意勿使绝缘材料和电极损伤。
传感器如有故障,可根据本说明第6.7条和第6.2.1条所述的检查方法来确定传感器励磁系统的测量系统是否正常。如有故障,应与本厂联系,一般用户不可自己进行修理。
传感器拆卸时应注意关闭球阀。
常见故障排除见表
故障现象 |
产生原因
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排除方法
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转换器流量为负值
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1. 传感器方向指示杆与流体流向相反 2. 传感器接线盒内X与Y或者A与B有反接之处
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1. 旋转传感器方向180° 2. 转换器重新接线
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转换器输出超量程
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1. 流量计量程值小于实际测量值 2. 流体未充满管道 3. 励磁线圈开路
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1. 扩大流量计量程 2. 关小流量调节阀门 3. 重新接线
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输出信号波动过大
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1. 传感器电极处有气体存在,造成电极与介质接触不良 2. 电极上有沉积物
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1. 排除管道内气体 2. 清洗电极
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输出信号逐渐漂向零值
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1. 传感器进水 2. 电极被覆盖
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1. 更换传感器 2. 清洗电极
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型号:
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LD
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口径:
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DN350 - DN2000
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精度:
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± 1.5%测量值标准 ±1.0%测量值特殊 ± 0.5%测量值高精度
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最低导电率 :
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5μs/cm
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测量范围 :
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推荐使用范围: 0.5m/s~10m/s连续可调 最大使用范围:0.2m/s~15m/s连续可调
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介质温度 :
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-20- +150℃
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环境温度 :
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-20- +60℃
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流体压力 :
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≤ 1.6MPa
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防护等级 :
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传感器 转换器 IP67 IP67 IP68 IP67
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材质:
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探头材质为 304不锈钢, 电极材质为316不锈钢,绝缘层为PTFE.
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电气接口 :
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M20×1.5,1/2〞NPT
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显示方式 :
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标准双线液晶显示 ,可同时显示瞬时和累积流量。
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电源:
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220VAC 50HZ 24VDC
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防爆等级:
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Exd[ia]iam ll CT5
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信号输出:
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开关量可设为: 脉冲输出(最高1000HZ); 高 /低流量报警; 空管报警; 流量方向示意; [4]故障报警; 电流输出:4-20mA输出。
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组态方式:
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1、通过三个手动键现场组态。 2、通过遥控器现场组态。 3、通过手操器进行现场组态。 记忆:EEPROM不会消失之记忆体,无需电池保存。
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[5]用户在向本公司订购插入式电磁流量计时应提供以下参数。
1、管道内径尺寸或管道规格:外径×壁厚。
2、管道材质(若为铸铁或非金属时,应另设计、配置安装件)
3、管道内的压力与温度。
4、被测流体名称及洁净情况、腐蚀性强弱。
5、是否一起订购电磁流量转换显示器。
6、另外订购的电缆长度 。
拆装方式[2] | 断流后拆装 | 不需断流,关闭球阀后即可拆装 |
精确度 | ±1.5% | ±1.5% |
公称通径 | DN300~DN3000 | DN300~DN3000 |
可测最低流速 | 0.1米/秒 | 0.1米/秒 |
可测最高流速 | 15米/秒 | 15米/秒 |
量程比 | 1:20,可按客户要求订制 | 1:20,可按客户要求订制 |
显示器 | 可选 | 可选 |
输出信号 | 4~20mA | 4~20mA |
通讯接口 | 可选RS485 | 可选RS485 |
供电电源 | 220VAC,允差15%或+24VDC,纹波≤5% | 220VAC,允差15%或+24VDC,纹波≤5% |
防爆等级 | 可选Exd[ia]qIICT5 | 可选Exd[ia]qIICT5 |
防护等级 | IP65,可选IP68 | IP65,可选IP68 |
整机功耗 | 6.5W | 6.5W |
测量体(传感器)材质 | 304不锈钢 | 304不锈钢 |
测量元件(电极)材质 | 316L不锈钢 | 316L不锈钢 |
测量范围 | < 130℃ | < 130℃ |
插入式电磁流量计转换器湿度影响试验:在参比条件下放置24小时后,测量其输出信号的下限值和量程的变化,然后在温度40℃±2℃,相对温度为91%~95%的箱内保持48小时,在最后4小时接退电源,测量其输出信号的下限值和量程的变化,然后使温度在不少于1小时的时间内下降到25℃以下,使用权箱内温度达到饱和,测量并记录输出信号的下限值量程的变化。最后检测,在参比条件下经24小时后测量其输出信号的下限值和量程的变化。并用肉眼观察仪表内部应开跳火和元件损坏。在转化器的输出端子依次接地时,其输出信号的下限值和量程的变化,应不大于仪表基本误差限绝对值的?。耐压强度试验的液体为水,将传感器的测量管内腔充满水,排除空气,然后逐渐增加测量管内腔的水压至额定工作压力的1.5倍,保持5分钟,若没有出现太大变化,说明流量计的耐压强度高;反之,亦然。
流体电导率的降低,电磁流量计将增加电极的输出阻抗,并且由转换器输入阻抗引起的负载效而产生误差,因此,按如下所述原则,规定了电磁流量计应用中流体的电导率的下限。电极的输出阻抗决定了转换器所需的输入阻抗的大小,而电极输出阻抗,可认为流体的电导率和电极大小所支配。在理论分析时将电极作为点电极,大小可以忽略。实际上,电极有一定大小,当直径为d的圆板电极与电导率为k的半无限展宽大的流体接触时,其展宽电阻为1/2kd。因此,电磁流量计,污水流量计,污水流量表,自来水流量计如果管道直径D>>d,则电极的输出阻抗为两个展宽电阻之和,即等于1/Kd 。一般测量流体的电导率的下限为5μS/cm~10μS/cm,所以,若电极直径为1cm,则电极的输出阻抗就为1/Kd=100kΩ~200kΩ,为使输出阻抗的影响限制在0.1%以下,转换器的输入阻抗应为200 MΩ左右。 [6]
励磁技术是励磁流量计测量性能的关键技术之一,励磁方式实际应用上可分成交流正弦波励磁,非正弦波交流励磁和直流励磁方式。
交流正弦波励磁,当交流电源电压(有时是频率)不稳时,磁场强度将有所改变,所以电极间产生的感应电动势也变动,因而,必须从传感器取出对应于计算磁场强度的信号,作为标准信号。这种励磁方式易引起零点变动,而降低其测量精度。
非正弦波交流励磁,是采用低于工业频率的方式或三角波励磁的方式,可以认为产生恒定直流,周期性地改变极性的方式,因这种励磁电源稳定,故不必除去磁场强度的变动而进行运算。
交流励磁的方式的主要问题是感应噪声严重。
插入式电磁流量计的发展表现在测量精度提高、可靠性、功能多样化、功耗变低、适用范围扩大等方面。电磁流量计的高精度特点表现在出现了新的励磁方式:低频矩形波励磁、双频励磁等,降低、稳定了仪表的零点,转换器使用先进的集成运算放大器大大降低了器件噪声的幅度;数字处理方法比模拟电路的转换器更能提高电磁流量计的测量精确度;感应信号的权重函数理论研究,在一定程度上改善了管道内流速分布非轴对称理论准确测量的影响,综上所述,现代的电磁流量计的精度不断提高,精度有可能达到±0.2%的示值误差。电磁流量计的可靠性表现为:调制的双频励磁在测量浆液流量时能减小电极上产生的低频电化学噪声的影响,提高传感信号的可靠性,高集成度的电子元器件减少了硬件的故障率:硬件、软件的屏蔽技术,增加了转换器可靠性。具有能实现人机对话、流量的双向测量、空管检测、多量程自定切换等多样化功能的电磁流量计为用户实现新的生产控制与科学管理方式体用了有利条件。
插入式电磁流量计插入深度:当选择点击插入到平均流速时,根据管道紊流条件下平均流速点约在距管壁H=0.25处(D:管道内径)手压手柄使插入杆再进入管道H深。确认插入深度无误后,转动流向杆,使其连线与管道中心线平行,此时两电极的连线将于管道中心线垂直,即电极的连线与流速垂直。调整好之后,先用力将锁紧螺母拧紧在分别金库三只紧锁螺母。它们的作用一是保证插入杆不被管内压力推出,二是保证插入杆不会震动。(拧前两只螺钉时只要接触到插入杆后就不要再用力,只须拧第三只螺钉时尽力拧紧,确保插入杆再锁紧螺母中心。)在现场安装时,只允许插入深度为0.25D,即管道四分之一直径处;不允许插入深度为0.5D,即管道中心处。松开接线盒下面的紧定螺钉,旋转接线盒至自己满意的位置拧紧紧定螺母钉即可。调整即告完成。取出螺钉螺母的方法:先松开紧锁螺母侧面的3个紧定螺钉,再将紧锁螺母退出1-2扣,以放松密封压圈便于取出插入杆。上提插入杆提出约为(H +250mm)长度后关闭球阀,即可将插入杆取出。
传感器产生的流量信号非常微弱,通常为微伏或毫伏级,防止外界电子干扰的影响是保证流量计准确度的一个重要因素,接地时解决电子干扰影响的一个很有效的措施。传感器接地要求被测介质接地,传感器与转换器的接地端子和流量信号电缆的金属屏蔽网连接,并通过插入插与被测介质连接,当被测管道是非金属管道时,为了保证良好的接地,可以将传感器接地端子直接与大地加一接地线,要求接地用电阻要小于10Ω。如果传感器安装在露天或埋在地下,接好崛器端子线后将其密封。
对于IP65型插入式电磁流量传感器可以拧开盖子,与转换器及显示仪作相应的连接,传感器与转换器之间的连线采用配备的专用屏蔽电缆,转换器与显示流量计的仪表之间连接线及220V电源线,用户可以使用普通的导线截面积为1-1.5mm的电缆。该流量计的最突出特点是采用非均匀磁场的新技术磁场,稳定并且大大缩小了体积,减轻了重量,使其小型轻量化。
插入式电磁流量计可以水平方向或垂直方向安装,垂直安装时,流体的流动方向需要从向上,液体必须在不含有气泡的情况下充满管道;安装时切记要远离外界的电磁场等干扰源,因为传感器敏感,测量时会受到干扰而影响测量值,若实在避不开干扰源,需要采取强有效的屏蔽措施来避开干扰;传感器的管道轴心应对准相邻管道轴心连接密封用的垫圈不能深入到管道内腔。
插入式电磁流量计的干标定技术
干标定技术通常是由于被测介质的电导率不是很高,介质流动产生的二次磁场对测量管道内磁场的影响可以忽略,在有效区域内任意一个介质微元切割磁力线在电极间产生的电势差通过公式可以计算出来。如果知道电磁流量计有效区域内各点磁通量密度与体权重函数,不需要实际介质就可以得出各个流速分布下电极间电势差的大小,实现电磁流量计的一次传感器的干标定,体权重函数W表达是可以利用Green函数G求解电磁流量计基本微分方程获得,它的数值只与几何位置、管道结构、电极距离与尺寸有关,只需测量管道结构、电极差距与尺寸就能获得整个有效区域内各点体权重函数的数值大小,但要准确获取有效区域内各点磁通量密度就不那么容易了,利用探针逐点测量有效区域内三维磁场等方式已被证明无法满足干标定的高精度要求。
插入式电磁流量计被应用于封闭管道的导电液体测量,CMRR计算的结果是由对差动信号的放大系数kd与共模干扰信号的放大系数kc(远小于1)之比取对数,并乘以20得到的,它的单位为分贝(dB)。电磁流量转换器的共模抑制比在80dB左右。对于电容变送型等要求较高、使用电源浮动地等措施的电磁流量转换器,共模抑制比可达120dB以上。按CMRR定义,对一般CMRR=80dB电磁流量计,取差动流速信号放大系数kd=1,则共模放大系数kc=0.0001。这就是说,转换器前置放大电路能够把共模干扰信号电压率减10000倍。
插入式电磁流量计220伏交流电缆头及插座切记千万不能受潮、进水;通电使用时不能使用湿手接、拔电源线,以防止触电危险。电磁流量计内壁绝缘材料不得接触油类物质、酸、碱性物质,避免绝缘材料老化造成流量计性能下降、损坏报废。
替浆开泵瞬间若产生流量跳变,应及时迅速将累计液量“清零”,消除信号跳变引起的计量误差。每次施工必须及时用清洁水(不含油)清洗干净流量计内衬、变径短接内衬(使用水枪、软布清洗内衬)。严禁流量计内衬接触各种油类物质污染测量电极、损坏绝缘内衬。循环时禁止连接流量计,避免循环液中的尖硬岩屑冲刷损 伤流量计内衬,影响测量精度。每次替浆结束后务必立即拆卸电缆,然后迅速盖上 流量计接头防水护盖,并盖上保护铁盖、或防水塑料,再手握电缆头将电缆拉离井口到安全位置,旋上电缆头护盖。
测量流量时,导电性的液体以速度V流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压,其感应信号通过两个或两个以上与液体直接接触的电极检测出来,通过电缆送至转换器,经过智能化处理,然后转换成标准的4-20mA输出。电磁流量计维护时,需要查看接线端子以及电气元件的情况,确认是否有松动、锈蚀的情况,如果有上述情况,就尽快做相应的处理,紧固或更换;查看仪表的显示、记录是否正常,现场仪表和中控室显示值,输出值是否是一致的;检查供电系统时,确认空开和电源是否正常,不正常的话及时采用相对应的措施。
电磁流量计为了减少地电流造成的同相干扰,在安装接地线时,要把变送器两端的管道法兰盘与转换器的外壳都接在同一点上,以减少同相干扰,但不能完全消除同相干扰。因此,通常还在转换器的前置放大器采用增加了恒流源的差动放大电路,利用差动放大器的高共模抑制比,使进入转换器输入端的同相干扰信号互相抵消而被抑制,可以达到很好的效果。同时,为了避免干扰信号,变送器和转换器之间的信号必须用屏蔽导线传输。
水和蒸汽的混合物流过流量计时,电极是难免要被混合物中的蒸汽覆盖,由于蒸汽导电性很差,就使两电极之间呈高阻状态,因为两电极之间的电阻就是电磁流量传感器的信号源内阻,内阻增大后,受外界干扰,使流量计输出指示满度。电磁流量计指示满度是因蒸汽进入电磁流量计测量管。蒸汽之所以进入测量管,是因为蒸汽原有的通道被阻断,在无路可走的情况下,只得与凝结水一起经流量计测量管流向回收热水槽,必须给蒸汽提供另外一条通道。