浅谈电磁流量计的选型设计
电磁流量计是应用法拉第电磁感应定律的流量计,包括流量变送器和转换器两部分。由于变送器直接与被测介质接触且受工况条件的影响,因此流量计的选型设计主要是针对变送器,转换器一般只要与之配套或选用一体化电磁流量计即可。
选型设计主要从以下几方面考虑。
(1)适用流体:被测介质必须是导电液体或均匀的液固两相介质,其电导率一般须大于5μS/cm(这相当于软化水的电导率)。导电率分布应大体上均匀,故不宜用于石油及其制品、丙酮、纯酒精等介质的测量。测量中液体必须充满传感器的测量管。当有混入物时,混入物的分布应大体均匀。
(2)连续使用温度:主要受衬里材料(常用的聚四氟乙烯,-195~250℃)、电气绝缘材料、线圈材料与结构等耐温性能的限制,一般为0~120℃,近期有些产品可连续工作在260℃。高温时不宜采用一体化结构,且应采取冷却措施。若温度过低,尚需考虑防止结霜,否则造成信号失真。应注意的是,流量计使用温度范围不是指衬里材料的允许温度,而是指与测量管组装成一体、流过具有一定压力和化学性质的流体时所能承受的温度。
(3)压力规格的选择:流量计常用规格有1·6 跨世纪人才培养 MPa(口径小于Φ50mm),1.0MPa(口径Φ80~Φ900mm),0.6MPa(口径Φ1000mm以上)。注意,大多数衬里与测量管直接粘贴、涂覆等,使变送器可工作在正压或负压状态,但国产衬里为聚四氟乙烯的变送器不能工作在负压状态。另外,测量高压时,因需要增加管壁厚,但管壁中涡电流会影响管内磁通量,而且压力的增加使电极部分密封更加困难,故应向生产厂提出,在结构上采取措施,有些产品最高可达4MPa。
(4)口径与量程的选择:即确定变送器测量管内流体的流速范围(一般为0. 3~10m/s),测量上限由内衬的耐磨性、变送器结构尺寸及流体速度等因素确定。测量下限由信噪比决定。因为较强的静电感应、电磁感应和工频干扰均影响其下限的扩展。一般常用流速取1~4m/s为宜,常用流量最好能超过刻度流量的50%。在量程确定的情况下,口径的选择通常与管道内径相同,但还应根据不同流量对象,测量管内流速大小等来最终确定。对于含颗粒、磨损性大的流体,常用流速≤3m/s,但不能太低,以免信号太小或形成水平管道中颗粒物沉积、流速分布不对称现象。对于易沉降、粘附、结垢的流体,常用流速≥2m/s。测量纸浆时宜大于4m/s,以达到自动清除电极上附着物的目的。
(5)内衬材料与结构的选择:衬里的主要作用是防止流量感应信号被金属测量管壁短路,它必须是电绝缘材料,同时由于直接接触被测介质,所以必须根据介质的物理、化学性能及温度来综合选择。有时还必须考虑可能流过的是溶剂、洗涤剂或消毒剂等。目前常用的衬里材料有聚四氟乙烯系列高分子化合物(其PFA树脂是较好的材料)、耐酸橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、耐酸搪瓷和玻璃钢等。其中耐蚀性好、温度范围宽的是聚四氟乙烯,耐磨性好的有聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和软橡胶。近年来引进产品中还采用比高分子材料更耐磨损、耐蚀、吸收分子粒子透气性强的陶瓷类的无机材料,如Al2O3陶瓷衬里是目前最理想的衬里材料。
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