电磁流量计课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电 磁 流 量 计,1,概述,电磁流量计是基于电磁感应定律而工作的流量测量仪表。它能测量具有一定电导率的液体或液、固混和物的体积流量，常用于检测酸、碱、盐、含固体颗粒液体的流量，电磁流量计通常由传感器、转换器和显示仪表组成。,2,概述,电磁流量变送器由传感器和转换器两部分组成，被测流体的流量经传感器变换成感应电势，然后再由转换器将感应电势转换成统一的直流标准信号作为输出，以便进行指示记录或与计算机配套使用。电磁流量计的准确度等级为12.5级。,3,一、工作原理,基于法拉第（Faraday英1791-1867）电磁感应定律。即当导电液体流过电磁流量计时，导体中会产生感应电动势，其感应电动势与导电液体流速、磁感应强度、导体宽度（流量计内经）成正比。（根据弗莱明（Fleming英1849-1945）的右手法则，电动势的方向与液体流动方向及磁场方向均成直角）,4,该感应电动势由流量计管壁上的一对电极检测到，通过运 算就可以得到流量。感应电动势方程为：E,X,=D*V*B (1)E,X,:感应电动势 D:测量管内径 V:流速 B:磁感应强度,5,励磁电流输入,感应电动势输出,电极,磁场强度,(B),E,=,B*,V*,D,流体流速,(V),配管直径,(D),6,一 工作原理,体积流量Q,V,与流速V的关系为Q,V,=SV=,1,/,4,D,2,V (2),根据上述两式得出EX=,4*B,/,D,*Q,V,=K*Q,V,式中K就是一个常数，这时感应电势则与体积流量具有线性关系。,7,一 工作原理,测量流量时，流体流过垂直于流动方向的磁场，导电性流体的流动感应出一个与平均流速成正比的电势，其感应的电压信号通过电极检出，并通过电缆传送至转换器经过一系列数字处理后，将累计流量和瞬时流量显示在转换器上并远传至控制室DCS。,8,二、结构,电磁流量变送器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部分组成，它将流量的变化转换成感应电势的变化。转换器由电子元器件组成，它将微弱的感应电势放大，并转换成统一的标准信号输出，以便进行远传指示、记录、积算和调节。,9,一体型:变送器和传感器组成一个机械单元,10,分体型：变送器和传感器分开安装,11,电极引出线,励磁线圈引出线,内衬,耐压钢套,励磁线圈,防外磁干扰,保护钢套,电极,12,7,PTFE 的衬里电极构造,PTFE衬里,电极,ADMAG的衬里电极构造,PFA衬里,弹簧,电极,网板,衬里及电极结构,13,二 结构,衬里材料常用的有：氯丁橡胶、丁晴橡胶、聚氨酯橡胶、PTFE聚四氟乙烯、PFA特氟隆、F46 等,14,各种衬里的特点,衬 里 材 质,测量流体实例,特 点,备 注,PFA,氢氟酸、盐酸、醋酸等强渗透性流体，易附着、易固化的流体，腐蚀性流体（电解液体、苛性钠、硫酸），其他的一般液体,衬里的耐腐蚀性强，机械强度高，内部平滑，耐附着性强,流体温度为-10160时，需注意渗透,15,各种衬里的特点,衬 里 材 质,测量流体实例,特 点,备 注,聚氨酯橡胶,自来水、污水、工业用水、污泥、海水等,耐磨损性强，适用于土砂混合的泥水流体，适用于弱酸、弱碱流体,流体温度为040，不适用于有机溶剂的混合液体,16,各种衬里的特点,衬 里 材 质,测量流体实例,特 点,备 注,陶瓷,硬质泥浆、腐蚀性流体、附着性流体、高温流体、高压流体,耐磨损性约为聚氨酯橡胶的10倍，高温高压下不变形，具有适用于耐泥浆躁声和渗透性流体的电极结构,用于氢氰酸、磷酸、强碱时、需注意,17,电极,电极：316L、哈氏合金、钛、钽、铂-铱合金,18,电极材质特点,电极材质,测量流体实例,特 点,SUS316L,自来水、污水,不适用于海水，盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠,哈式合金C,醋酸、氢氧化钠,不适用于盐酸、硫酸、硝酸等,19,电极材质特点,电极材质,测量流体实例,特 点,钽,海水、醋酸、硫酸、硝酸、盐酸、氯化铜、醋酸铅、次氯酸,适用于大部分药品,钛,海水、醋酸、氯化钠,不适用于盐酸、硫酸、硝酸等,20,电极材质特点,电极材质,测量流体实例,特 点,铂-铱 铂铝 含陶合金 （仅陶瓷衬里用,海水、醋酸、氢氧化钠、硫酸、硝酸、次氯酸钠,适用于大部分药品，不适用于王水、次氯酸、氯化铜、氰化盐,碳化钨,红泥泥浆、矿石泥浆、氧化铁泥浆、高浓度纸浆,适用于磨耗性液体，尤其是泥浆流体，不适用于腐蚀性流体,21,输出信号的确定,1）电流输出4-20mA HART 2）脉冲频率输出 3）频率输出,22,三、安装,1、管路设计,（1）位置,流量计的安装位置应避免阳光直射，环境温度在-20+70之间，防护等级为IP67（水下1米）IP68（水下5米）的仪表可以放置在水中，防护等级IP65的仪表不可以浸入水中。,23,三、安装,1、管路设计,（2）避免磁场干扰,电磁流量计不要安装在容易引起电磁干扰的电动机、变压器或其它动力电源附近。,24,三、安装,1、管路设计,（3）直管段长度,为确保流量计的测量精度，应保证传感器上游直管段长度至少为5倍管径（5D），传感器上游有截止阀情况直管段长度至少为15倍管径（15D），下游直管段长度至少为2倍管径,25,三、安装,1、管路设计,（4）维修空间,电磁流量计的安装应选择在满足必要的维修空间的地方。,（5）采用截流阀和旁通阀,采用截流阀和旁通阀以便维修和调零,26,三、安装,1、管路设计,（6）流量计的支撑,不要孤立的安装流量计在自由震动的管道上，应用一个安装底座来固定测量管。当流量计需在地下安装时，进、出两端管道均应设置支撑物，并在流量计上方安装金属保护板。,27,三、安装,2、安装要求,（1）流向,传感器壳体上的流向箭头为制造商规定的正流向。用户在安装仪表时，应使该流向箭头同现场工艺流向保持一致。,28,三、安装,2、安装要求,2）安装方向,可以水平、倾斜、垂直安装,29,三、安装,2、安装要求,（3）液体应始终充满管道,变送器应安装于管内任何时候均充满液体的地方，以免在管内无液体时出现指针不在零位的错觉。对于含有固体颗粒的液体或浆液建议垂直安装电磁流量计。流量由下而上，这是因为杂质容易在测量底部产生沉淀。,30,三、安装,2、安装要求,（4）不能在泵的抽吸侧安装电磁流量计,（5）对于长管线，一般在流量计的下游安装控制阀,（6）开口排放的管道应将流量计安装在底段,31,三、安装,2、安装要求,（7）对于管道落差超过5米的地方，应在流量计的下游安装空气阀,（8）避免由附带气体引起的测量误差以及由真空引起的对衬里的破坏,32,三、安装,2、安装要求,（9）管道中应无气泡,管路设计应确保液体中不会分离出气体（流量计应安装在阀的上游，由于阀的作用，管道中的压力会降低，从而产生气泡。同时也应在低区段安装仪表，以减少流体中夹带气泡对测量的影响）,33,三、安装,2、安装要求,（10）接地,该流量计的信号较为微弱，一般为2.58mV，尤其是当流量很小时，只有几微伏，因而在使用时特别注意外来干扰对测量精度的影响。所以变送器的外壳、屏蔽线、测量导线、变送器两端的管道均需接至单设的接地点，以免因地电位不等而引入附加干扰。,34,三、安装,2、安装要求,（11）变送器应安装于远离一切磁源的地方，不允许有振动。,（12）使用电源时，变送器和二次表需使用同一相线，以免检测和反馈信号相位差120，造成仪表无法正常工作。,35,三、安装,2、安装要求,（13）不要把电磁流量计安装在液体电导率不均匀的地方,在仪表上侧有化学物质注入容易导致液体电导率不均匀，从而对仪表流量指示产生严重干扰，在这种情况下推荐在仪表下游注入化学物质，如果必须在仪表上游注入化学物质，必须保证上游直管段最少有5倍管经，保证液体充分混合。,36,四、电磁流量计特点,优点：,1、测量导管内无可动部件或凸出于管道内的部件，因而压力损失小、并可以测量含有颗粒、悬浮物等流体的流量，例如纸浆、矿浆和煤粉浆的流量，这是电磁流量计的突出特点。由于电磁流量计的衬里和电极是防腐的，可以用来测来测量腐蚀性介质的流量。,37,四、电磁流量计特点,优点：,2、电磁流量计输出电流与流量间具有线性关系，并且不受液体的物理性质（温度、压力、黏度）的影响。特别是不受黏度的影响，这是一般流量计所达不到的。,38,四、电磁流量计特点,优点：,3、只要符合电导范围,测量特性与流体的性质无关,4、电磁流量计的测量范围宽,对于同一台电磁流量计可达100:1,精度高,可达0.2%,重复型好优于0.1%.口径可以从1mm做到2m以上,39,四、电磁流量计特点,优点：,5、更换不同的内衬及电极材料可测强酸强碱,6、电磁流量计反应迅速，可以测量脉动流量。,40,缺 点,1.不能测不导电的液体，液气两相流，,气体及绝缘类的油类。,2.由于内衬材料及励磁线圈耐温的限制，一般只能测 180,以下的流体。,3.受流体流速及流场分布的影响，要求流体流速,对轴心均匀对称分布，所以要有前后直管段。,一般只需前5D后2D即可,41,五、日常维护,1、变送器管内壁沉积垢层要定期清理，以防电极短路，甚至于无法测量流量。始终保持一次表的导管内绝缘衬里良好状态，以免酸碱盐等腐蚀，导致仪表无法检测。,42,五、日常维护,2、定期检查端盖、接线口的密封性，保证湿气和水不会进入仪表内,3、零位标定,注意：只有在零流量及流体完全充满测量管时，才能执行这一功能,43,五、日常维护,4、信号转换器壳体盖开启注意点和要求,信号转换器壳体与上下盖均有严密配合的螺纹连接。,44,信号转换器壳体盖开启注意点和要求,1）凡开启和旋紧盖壳部分必须使用专用扳手(厂方作附件提供）,2）壳体盖的螺纹决不能碰撞损坏,并任何时间均要保持有润滑黄油,45,信号转换器壳体盖开启注意点和要求,3）壳体盖螺纹上决不允许有污物积聚,保证旋入旋出壳体的顺利,4）为达到规定的密封要求,壳体盖上垫圈损坏应当立即更换,46,六、电磁流量计常见故障,电磁流量计使用中的常见故障，有的是由于仪表本身元器件损坏引起的故障，有的是由于选用不当、安装不妥、环境条件、流体特性等因素造成的故障，如显示波动、精度下降甚至仪表损坏等。一般可以分为两种类型：安装调试时出现的故障（,调试期故障,）和正常运行时出现的故障（,运行期故障,）。,47,六、电磁流量计常见故障,1、调试期待故障一般出现在仪表安装调试阶段，一经排除，在以后相同条件下一般不会再出现。常见的调试期故障一般由,安装不妥、环境干扰以及流体特性影响,等原因引起,48,调试期故障,（1）安装方面通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的如将传感器安装在易积聚气体的管系最高点；或安装在自上而下的垂直管上，可能出现排空；或传感器后无背压，流体直接排入大气而形成测量管内非满管。,49,调试期故障,2）环境方面通常主要是管道杂散电流干扰，空间强电磁波干扰，大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护就可获得满意结果，但如遇到强大的杂散电流（如电解车间管道，有时在两电极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V），尚需采取另外措施和流量传感器与管道绝缘等。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护。,50,调试期故障,（3）流体方面被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极会使电极回路瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。,51,调试期故障,(3)低频方波励磁的电磁流量计测量固体含量过多浆液时，也将产生浆液噪声，使输出信号产生波动。测量混合介质时，如果在混合未均匀前就进入流量传感进行测量，也将使输出信号产生波动。电极材料与被测介质选配不当，也将由于化学作用或极化现象而影响正常测量。应根据仪表选用或有关手册正确选配电极材料。,52,运行期故障,2、运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障，常见的运行期故障一般由,流量传感器内壁附着层、雷电打击以及环境条件变化,等因素引起。,53,运行期故障,（1）传感器内壁附着层由于电磁流量计常用来测量脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。这些故障往往是由于附着层的电导率太大或太小造成的。若附着物为绝缘层，则电极回路将出现断路，仪表不能正常工作；,54,运行期故障,若附着层电导率显著高于流体电导率，则电极回路将出现短路，仪表也不能正常工作。所以，应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。,55,运行期故障,（2）雷电打击雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线或励磁线圈或传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入，尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。,56,运行期故障,（3）环境条件变化在调试期间由于环境条件尚好（例如没有干扰源），流量计工作正常，此时往往容易疏忽安装条件（例如接地并不怎么良好）。在这种情况下，一旦环境条件变化，运行期间出现新的干扰源（如在流量计附近管道上进行电焊，附近安装上大型变压器等），就会干扰仪表的正常工作，流量计的输出信号就会出现波动。,57,七、电磁流量计的通讯,与HART回路的连接,58,七、电磁流量计的通讯,与HART设备直接连接,59,七、电磁流量计的通讯,与250欧姆电阻连接,60,电磁流量计的通讯,执行如下操作查看相连设备的过程信息：,1 将375型现场通讯器与HART回路连接，或直接与设备连接。,2 按下开/关按钮打开375现场通讯器。,3 双击,HART Application,。将自动显示在线主菜单。,4 通过选择如下在线菜单选项，您可以查看上述参数的更多信息,61,电磁流量计的通讯,2）、查看在线菜单,与HART兼容设备连接时，在线菜单是第一个出现的菜单。它能够提供相连设备的重要信息。该菜单显示关键的、最新设备信息，包括一级变量（PV）、模拟输出（AO）、下限值（LRV）和上限值（URV）。,62,电磁流量计的通讯,63,电磁流量计的通讯,一旦您对参数进行了修改，您可以将它们发送给设备。所有没有发送的参数后面都出现星号。,设备不同，其组态参数的差别很大,64,查看设备设置子菜单,Device setup,1、ProcessVariables（PV）,2、Diagnostics and Service,3、Basic setup,4、Detailed setup,5、Review,65,查看设备设置子菜单,设备设置子菜单可以调用相连设备的所有可组态参数。双击,Device setup,查看过程变量、诊断和服务、基本设置和详细设置,66,查看设备设置子菜单,ProcessVariables（PV）过程变量,PV菜单列出所有过程变量及其数值。该窗显示口对过程变量连续刷新,67,查看设备设置子菜单,Diagnostics and Service诊断和服务,诊断和服务菜单提供设备和回路测试，以及校准选项。设备不同，诊断和服务操作差别很大，它们都在设备描述中加以定义。,68,查看设备设置子菜单,Diagnostics and Service诊断和服务,Test Drive(,测试设备,),菜单列出设备自测试和主机测试的状态。测试设备将在设备中启动诊断程序并报告电子故障，以及其他可能影响性能的故障。,69,查看设备设置子菜单,Diagnostics and Service诊断和服务,Loop Test(,回路测试,),用于按特定模拟数值设置设备输出，并可用于测试回路的完整性，以及回路中指示器、记录器或类似设备的操作,70,查看设备设置子菜单,Diagnostics and Service诊断和服务,Calibration(,标定,),用于执行传感器调整、D/A调整和标定D/A调整等操作。,71,查看设备设置子菜单,Basic setup基本设置菜单,可快速调用多种可组态参数，包括位号、数值范围和缓冲。,基本设置菜单中的选项功能是指定设备最为基本的执行任务。此类任务是详细设备菜单下的子选项。,72,查看设备设置子菜单,Basic setup基本设置菜单,包括文字与数字的位号标识特定设备。修改单位将影响显示的工程单位。修改量程将改变模拟输出的缩放比例。修改缓冲将影响变送器的响应时间，当输入变化剧烈时，它常用于平滑输出,.,73,查看设备设置子菜单,Detailed setup详细设置,通过详细设置菜单可访问所有可编辑的设备参数和所有设备功能。如果HART兼容设备不同，详细设置菜单的差别很大。该菜单中的功能可包括各类任务，例如特征化、组态和传感器和输出调整。,74,查看设备设置子菜单,Review浏览,Review（浏览）菜单中列出从相连设备中读取的所有静态参数，包括有关设备和传感器设置和限制的信息。它还包括相连设备的信息，例如位号、结构材料和设备软件版本,75,注 意,设置完毕按功能键SEND下装，SEND显示消失，设置成功。30S后停电。否则数据无法保存。,76,八、事故案例,1、电磁流量计工作时，发现信号越来越小或突然下降。,故障判断过程：造成上述情况的主要原因是电极间的绝缘变坏或被短路。上述现象应从以下几个方面考虑：,77,电磁流量计工作时，发现信号越来越小或突然下降。,1）测量导管的内壁可能沉积污垢，应予以清洗和搽拭电极。,2）测量导管衬里可能被破坏，应予以更换。,3）信号插座可能被腐蚀，应予以清理或更换。,78,电磁流量计工作时，发现信号越来越小或突然下降。,故障处理方法:经检查，信号插座被腐蚀，经更换后，此现象消失。,处理的结果:以后定期对其进行检查防腐，不再出现这种情况。,79,电磁流量计指示波动,故障处理：经检查流量计电源、信号及表体本身正常，但测量管道压力不稳，振动较大，测量介质流速变化较大，待压力稳定后流量指示恢复正常。,故障分析：测量管道压力不稳，振动较大，使测量介质流速变化大，造成电磁流量计指示波动。,80,一台测量碳黑水电磁流量计，无流量指示,仪表说明：分体式安装的E+H电磁流量计,。,故障分析：1）传感器故障。,2）显示单元故障。,3）仪表参数不正确。,81,一台测量碳黑水电磁流量计，无流量指示,故障处理：1）经更换传感故障没解决。,2）经显示单元故障没解决,3）仪表参数无误码。,处理结果：经与制造厂家联系，为仪表选型问题，碳黑水的密度是变化的不适合用电磁流量计测量。,82,含氮小房电磁流量计无指示？,故障分析：通过对盘后和现场的一次元件间的信号测量发现，盘后供电已送出，现场来的信号线无信号，一次元件有故障。,处理方法：更换现场一次元件。,83,课后习题,一、填空,1、电磁流量计是基于（,法拉第电磁感应定律,）而工作的流量测量仪表。它能测量具有一定电导率的（,液体或液、固混和物,）的体积流量，常用于检测酸、碱、盐、含固体颗粒液体的流量，电磁流量计通常由（,传感器、转换器和显示仪表,）组成。,84,课后习题,2、当导电液体流过电磁流量计时，导体中会产生（,感应电动势,），其感应电动势与（,导电液体流速,）、（,磁感应强度,）、（,导体宽度（流量计内经）,）成正比。该感应电动势由流量计管壁上的一对电极检测到，通过运算就可以得到流量。,85,课后习题,3、衬里材料常用的有：（,氯丁橡胶,）、（,丁晴橡胶,）、（,聚氨酯橡胶,）、（,PTFE聚四氟乙烯,）、PFA特氟隆、F46 等,4、常用电极有：（,316L,）、（,哈氏合金,）、钛、钽、铂-铱合金等,86,课后习题,5、对于含有固体颗粒的液体或浆液建议（,垂直,）安装电磁流量计。流量（,由下而上,），这是因为杂质容易在测量底部产生沉淀,87,课后习题,二、判断,1、电磁流量计不能测不导电的液体，液气两相流，气体及绝缘类的油类（）,2、电磁流量计的安装对前后直管段没有要求（）,88,课后习题,3、电磁流量计不要安装在容易引起电磁干扰的电动机、变压器或其它动力电源附近。（）,4、不要把电磁流量计安装在液体电导率不均匀的地方（）,5、不要孤立的安装电磁流量计在自由震动的管道上，应用一个安装底座来固定测量管（）,89,课后习题,6、电磁流量变送器和化工管道紧固在一起，可以不必再接地线（）,7、电磁流量计的输出电流与介质流量有线性关系（）,90,课后习题,1、电磁流量计使用中的常见故障,答：有的是由于仪表本身元器件损坏引起的故障，有的是由于选用不当、安装不妥、环境条件、流体特性等因素造成的故障，如显示波动、精度下降甚至仪表损坏等。一般可以分为两种类型：安装调试时出现的故障（调试期故障）和正常运行时出现的故障（运行期故障）。,91,课后习题,2、简述电磁流量计的原理?,答：基于法拉第电磁感应定律。即当导电液体流过电磁流量计时，导体中会产生感应电动势，其感应电动势与导电液体流速、磁感应强度、导体宽度（流量计内经）成正比。该感应电动势由流量计管壁上的一对电极检测到，通过运算就可以得到流量。,92,课后习题,3、电磁流量变送器为什么不能在负压的情况下使用？,答：有的电磁流量变送器为了防腐，用防腐材料进行衬里处理。由制造厂做的衬里，只保证衬里耐压而不保证耐拉。若在负压的情况下使用，则衬里容易剥落，尤其是聚四氟乙烯衬里更为严重。,93,课后习题,3、电磁流量变送器为什么不能在负压的情况下使用？,在压力管线上使用也要注意避免引起负压的现象，例如上下侧阀门都关死后管内液体冷却收缩要形成负压。因此电磁流量变送器只能在正压的工艺管线上安装使用。,94,课后习题,4、为什么电磁流量计的接地特别重要？应如何接地？,答：电磁流量计的信号比较微弱，一般为2.58mV，尤其是当流量很小时，只有几微伏，外界略有干扰，就会影响仪表精度，因此电磁流量计的接地特别重要。,95,课后习题,电磁流量计接地时应注意如下几点：,1）检测器的测量管、外壳、屏蔽线、以及转换器、二次仪表都要接地,2）检测器、转换器应单独接地，绝对不要连在电机、工艺管道上，接地电阻应小于10,96,课后习题,电磁流量计接地时应注意如下几点：,3）检测器、转换器的接地在现场，去二次表的屏蔽层接地在控制室一侧，切勿多端接地，以免因电位不同而引入干扰,97,课后习题,电磁流量计接地时应注意如下几点：,4）检测器如安装在金属管上，金属管内部又没有绝缘涂层，则可在检测器接地端子上接地，如检测器安装在塑料管上，或在有绝缘涂层、衬里的管道上安装，则检测器的两端应安装接地环（或带有接地电极的短管）使管内流动的介质与大地短路，具有零电位。,98,课后习题,5、试述电磁流量计的投运步骤？,答：1）打开阀门。使液体充满系统,2）排除泄漏点，,3）排除系统内残留气体,4）接通变送器和转换器电源，通电预热,99,课后习题,5、试述电磁流量计的投运步骤？,5）关闭阀门，使变送器内充满静态液体,6）检查调整转换器零点,7）重新打开阀门，达到100%流量，检查输出是否正确和稳定。,100,