关于智能电磁流量计在制氧机组供水系统中的案例分析

本文概述：
流量测量工作是工业生产中一项重要的基础性工作，流量计所测量与收集的相关数据直接关系到生产的稳定进行，是自动化生产控制中重要的环节，电磁流量计是流量计领域中使用极为**的一款产品，它的测量范围度大，响应快，计量数据正确，给操作工提供了操作依据。其优越的性能和准确的测量及便捷的安装维护受到用户的喜爱。本文针对于电磁流量计的基本原理、特点及其在在制氧机组供水系统中以及安装使用的案例所作分析总结，

我公司服务的客户生产过程中的制氧机组冷却供水系统距离控制室较远，均为无人值守。原来一直采用的是孔板流量计进行液位的测量与监控，由于原检测装置的缺陷，测量的数据由于无法准确地反映蓄水池的供水量，因此不能监视蓄水池水满溢和缺水的情况，只能依靠人工巡回检查。经常出现低水位和水满溢的情况。所以导致不能及时补水或断水，对生产很不利，也造成了水资源的浪费。我们在供水计量检测过程中，采用电磁流量计对原孔板、差压测量系统装置进行了改造，克服了原孔板流量计的缺陷，解决了孔板测量范围度小的难题，以及差压传感器正、负引压管内容易聚集气泡所造成的计量误差问题。同时将流量信号接到PKS自动化生产过程控制系统统上，为计量管理部门和操作工提供了准确的计量统计数据和正确的操作依据，较完善解决了原装置测量数据长期计量不准的问题，同时也避免了水资源的浪费。

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一、电磁流地的基本原理
电磁流量计的基本原理是以法拉第电磁感应定律为基础，即导体在磁场中作切割磁力线运动时，在其两端产生感应电动势。该原理用于测量管道内流动的导电性流体。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管道内流动，并且流体流动的方向与磁场方向相垂直(见图1)，

 
产生与流量成比例的感应电势，流体中产生的感应电动势被位于管子径向两端的一对电极拾取，该信号电压uE与磁场强度B、电极间距离D和平均流速秽成正比。磁场强度B和电极距离D是常数，所以信号电压与平均流速口成正比。计算公式如下：

 
根据体积流量的计算公式表明，信号电压uE与平均流速秽成线形正比。只要测得液体的流速，就可测得液体的流量，即：
在信号转换器中该感应信号电压被变换成可编程的模拟和数字输出信号送出。
 
二、电磁流量计产品特点及应用
(1)由于测量导管内部无可动元件和阻流体，几乎没有压力损失，所以反应十分灵敏。
(2)测量导涂层或衬里可解决腐蚀性介质流量的测量，检测过程中不受被测量介质的温度、压力、密度、粘度以及流动状态等变化的影响，没有测量滞后现象。
(3)测量范围宽，高可达100：1，一般为10：1，流速一般可达1～6m3／s。测量管径范围可从2mm到2400mm。
(4)测量感应电动势与流量成线性关系，流体的体积流量与介质的物性(如温度、压力、密度、粘度等)流动状态无关。
电磁流量计也有其局限性不足之处，就是使用温度和压力不能太高，温度一般不超过120'(2，压力一般不要超过1．6MPa。应用范围有限，不能用来测量气体等非导电流体的流量。
由于电磁流量计用于导电液体的流量测量有其优越性，且线性好，稳定、可靠，电信号适宜于远距离传输，且安装维护方便，前景广阔。
 
三、电磁流量计的设计选型及安装
3．1设计选型
原计量检测为节流式孔板、差压检测装置，我们对其计量数据检测不准的情况进行了分析，主要有两个方面的因素造成，一是孔板的测量范围度不够。孔板设计常用流量为15～20m3／h，实际使用中小流量为7m3／h，大流量50m3／h，在小流量和大流量时都会出现较大误差；二是流体有气泡。供水系统的供水管道为DNl00mm，大流量可以达到240m3／h，出水口为敞放式排水，常常处于非满管状态，以及由于供水设备或管道安装等方面的因素，存在不正常节流的现象，常常有气泡聚集在传感器的正、负压室内，造成测量数据严重偏差。
根据机组供水系统的情况和测量装置的可适用性、可靠性以及现场环境等情况，我们选择了DE43F一体型电磁流量计对原测量装置进行换型改造。电磁流量计的测量范围宽，响应快，不受温度、压力变化的影响，安装方便，可满足供水系统检测计量的需要。
根据工艺方面提出的参数，供水量的常用流量在12。15m3／h之间，小水流量7m3／h，大水流量可达50m3／h，水压力在0．2—0．3MPa之间(阀前压力)，水温度为常温。在设计时，电磁流量计的管道口径选择了DN50mm的管道，大流量为60m3／h，这样既节约了成本，又满足了日常供水计量的需要。
3．2安装电磁流量计的正确安装对其正常运行极为重要，电磁流量计的安装环境和安装位置亦关系到计量的准确，可靠。按照电磁流量计的安装要求，安装方向或水平或垂直、倾斜均可，不受限制。本装置采用了水平安装，并保证了流量计上游管道直管段大于5D(实际达12D)，下游管道直管段大于3D(实际达10D)要求。
传感器安装处应具有一定背压，否则传感器出口直接排空易造成测量管内液体非满管，为不良的安装位置，应予以避免，因此在出水管道的安装上考虑了一段向上倾斜的安装位置见图2，使电磁流量计的安装位置始终位于出口管道下方，保证液体在任何时候都能够充满测量管道，避免了测量误差，满足了必要的安装要求。管道采用了法兰连接，便于安装、检修维护方便。
 
图2 安装示意图
电磁流量计安装在一根DN50mm的管道上，原供水管为95108mm，将其作为旁通用途。正常情况时，打开V1、V3阀，关闭V2阀，补充水通过电磁流量计计量后向蓄水池供水。当电磁流量计故障或者检修时，关闭v3阀，打开V1、V2阀向蓄水池供水，以保证生产不受影响，还可以方便电磁流量计的零点校验。安装示意图见图3。
 

水池图3安装示意图
由于电磁流量计安装在露天现场，考虑到现场的环境以及安全，电磁流量计的供电采用了DC·24V电源，由泵站仪表柜内的稳压电源供给。电气连接见原理框图4。电磁流量计将拾取的流量信号，通过转换和运算处理，转换成标准的电流信号，送到泵站仪表柜的二次仪表(数显控制仪WPS一80型)上显示，同时将其数据传输到机组控制室的Dcs—PKs系统上，通过监视画面可监测供水量的瞬时流量和累计流量，操作工即可根据其显示数据调节供水量。
 

图4原理框图
 
四、关于干扰与接地须知
电磁流量计是基于导电性流体在磁场中运动所产生的感应电动势来推算流体流量的测量仪表，其基本工作原理是电磁感应定律。因此电磁耦合、静电感应是电磁流量计干扰噪声的*要来源，在管线上存在杂散电压干扰。为了保证液体与地同电位，避免液体与地有电位差以及因空间电磁干扰而造成的测量误差，所以，对接地做了严格的要求。本装置与管道为固定法兰连接，固定法兰和管道以及流量传感器均用
2．5mm2的铜芯线作了良好的接地见图5。经检测，该装置的接地电阻为8．212，(安装要求小于10012)，除了将传感器接地外，还用铜线跨接在管道的两法兰上，保证了接地牢固、可靠，减少了电磁耦合、静电感应引起的干扰。空间电磁干扰一般经过电缆引入，我们采用了单层屏蔽信号电缆予以保护，同时，由于该电磁流量计为一体型(其传感器和转换器组装在一起)，缩短了信号线与激磁线的长度并且隐蔽在仪表内部，也减少了信号衰减和空间电磁波的噪声侵人，保证了测量数据的准确、可靠。实际使用运行中，定期用万用表检查两电极与地端的绝缘电阻。
 
图5接地示意图
 
五、电磁流量计的校验检查
(1)系统零位检查
当系统安装完成后，按照厂家要求做了系统零点校验。电磁流量计系统零点的校验可用手动和自动两种方式进行。检查时，流量传感器的流体应处于**静止，同时保证流量传感器测量管内充满液体，然后对system zeFo(系统零位)参数进行手动或自动零位调整，用“ENTER”键选择参数，用ARROWA键选择方式(手动或自动)，这里选择自动(automatic)，按ENTER启动程序。在调整中，显示器上从255至实际“0”值的倒计数，过程约20s完成，在实际操作中该过程进行两次。
(2)量程检查根据该电磁流量计的厂家说明书说明，量程的校验在流量计出厂前有专门的称重实验装置进行了校准，我们在使用中只对其量程值进行了确认，以及对相关参数的设定作了检查。
 
六、电磁流量计的可靠性及维护
提高电磁流量计的可靠性，就是尽可能的减少和消除故障。而实际上故障是多样的，有的是仪表线路、电气以及环境因素引起的；有的是系统中元件，元件／组件组合因素造成的；有的是安装不规范造成的。还有流体介质的导电性能、或水中带有大量空气等，均会影响测量计量的准确可靠。有些故障通过调整可以解决，有些故障则需要在使用中通过有效的维护管理来解决。
与其它仪控设备一样，为保证电磁流量计的可靠性，除了在规定的条件下运行外，需要维护人员加强**知识的掌握，还需要加强初期的维护。大部分仪表设备的故障均在运行初期较高，要勤观察，勤巡、点检，发现问题，随时处理和报告。还应作好其运行数据的管理，作为一种新型仪表的应用，应加强对其进行跟踪，作好历史记录，便于对其掌握及推广应用。
 
七、本文结语
流量计量是企业能源消耗的计算工具，是企业生产过程中重要参数之一。流量计量仪表得到了越来越多的应用，随着科学技术的飞速发展，人们对高精度、高可靠性、高智能化仪表日益青睐。我公司选用的电磁流量计体现了安装方便，测量数据直观可靠，易于操作等特点，给计量部门提供了准确真实的数据，为节约能源提供了依据，起到了良好的效果，有较好的推广前景。

上一条：投入式液位计的密封失效原因分析及相关改进措施
下一条：浅析涡轮流量计特点及其适用范围和不适用的特殊情况