JJG1033 电磁流量计检定规程.pdf
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1、电磁流量计电磁流量计Electromagnetic Flowmeters内容简介内容简介1.概述概述2.工作原理工作原理3.规程介绍规程介绍4.检定方法检定方法w w w.b z f x w.c o m概述概述 电磁流量计是20世纪5060年代研发出来的流量测量仪表,其流量测量水平随着电子技术的发展而不断提高。近年来电磁流量计在我国迅速发展,仅电磁流量计的生产厂家,据不完全统计,国内已有100家左右,很多国外知名电磁流量计生产企业也纷纷落户中国。电磁流量计是20世纪5060年代研发出来的流量测量仪表,其流量测量水平随着电子技术的发展而不断提高。近年来电磁流量计在我国迅速发展,仅电磁流量计的生产
2、厂家,据不完全统计,国内已有100家左右,很多国外知名电磁流量计生产企业也纷纷落户中国。w w w.b z f x w.c o m应用应用 目前电磁流量计已广泛地被使用于工业过程中各种导电液体的流量测量,如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质,各种浆液流量测量,特别是由于其独特的优点,大口径电磁流量计被应用于如城市自来水供应、污水排放等关系到国计民生、贸易结算的流量计量领域,其在国民经济中发挥着越来越重要的作用。目前电磁流量计已广泛地被使用于工业过程中各种导电液体的流量测量,如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质,各种浆液流量测量,特别是由于其独特的优点,大口径电磁流量计被应用于如城市自来水供应、污水排放等关系到
3、国计民生、贸易结算的流量计量领域,其在国民经济中发挥着越来越重要的作用。w w w.b z f x w.c o m电磁流量计的优点电磁流量计的优点(一一)主要体现在以下几个方面:主要体现在以下几个方面:压力损失相对较小。电磁流量计的传感器结构简单,测量管内没有可动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件,当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失,流量计的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力,是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。压力损失相对较小。电磁流量计的传感器结构简单,测量管内没有可动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件,当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失,流量计的阻力仅是同一长度
4、管道的沿程阻力,是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。w w w.b z f x w.c o m介质介质 可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管,因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体,如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等;电磁流量计易于选择与流体接触件的材料品种,可应用于腐蚀性流体。可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管,因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体,如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等;电磁流量计易于选择与流体接触件的材料品种,可应用
5、于腐蚀性流体。w w w.b z f x w.c o m电磁流量计的优点电磁流量计的优点(二二)电磁流量计所测得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率(只要在该仪表的要求的临界值以上)变化明显的影响,因此,电磁流量计经水标定后,可以用来测量其它导电性液体的流量。电磁流量计所测得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率(只要在该仪表的要求的临界值以上)变化明显的影响,因此,电磁流量计经水标定后,可以用来测量其它导电性液体的流量。量程范围宽。量程比通常为20:1100:1,甚至更大。此外电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称分布下的流动状态(层流
6、或紊流)无关。量程范围宽。量程比通常为20:1100:1,甚至更大。此外电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称分布下的流动状态(层流或紊流)无关。口径范围宽,从几个毫米一直到几米。口径范围宽,从几个毫米一直到几米。电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量。电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量。w w w.b z f x w.c o m图片图片w w w.b z f x w.c o m电磁流量计电磁流量计非接触导电液体非接触导电液体1)概述依据:依据:据法拉第电磁感应定律,测量管道内的流动的导电
7、液体(等效于许多连续的导电薄圆盘)做垂直于磁场的运动,产生感应电动势,电势大小与流量相关。据法拉第电磁感应定律,测量管道内的流动的导电液体(等效于许多连续的导电薄圆盘)做垂直于磁场的运动,产生感应电动势,电势大小与流量相关。磁场:磁场:恒定磁场:适于测量时不易产生极化现象的非电解液;交变磁场:工业用的大部分形式(可减小极化现象)。恒定磁场:适于测量时不易产生极化现象的非电解液;交变磁场:工业用的大部分形式(可减小极化现象)。w w w.b z f x w.c o m法拉第简介法拉第简介迈克尔迈克尔法拉第(Michael Faraday,1791-1867),英国著名物理学家、化学家。在化学、电
8、化学、法拉第(Michael Faraday,1791-1867),英国著名物理学家、化学家。在化学、电化学、电磁学电磁学等领域都做出过杰出贡献。他家境贫寒,未受过系统的正规教育,但却在众多领域中作出惊人成就,堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范.等领域都做出过杰出贡献。他家境贫寒,未受过系统的正规教育,但却在众多领域中作出惊人成就,堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范.测量原理测量原理12电磁流量计电磁流量计工作原理工作原理CBDvE=电磁感应定律电磁感应定律KEECBDVDqv=42电磁流量计电磁流量计B导电液体导电液体D电磁式流量传感器(a)工作原理图;(b)电极部件剖面图电
9、磁式流量传感器(a)工作原理图;(b)电极部件剖面图 根据法拉第电磁感应定律,当一导体在磁场中运动切割磁力线时,在导体的两端即产生感生电势根据法拉第电磁感应定律,当一导体在磁场中运动切割磁力线时,在导体的两端即产生感生电势E,其方向由右手定则确定,其大小与磁场的磁感应强度,其方向由右手定则确定,其大小与磁场的磁感应强度B,导体在磁场内的长度,导体在磁场内的长度L及导体的运动速度及导体的运动速度u成正比,如果成正比,如果B,L,u三者互相垂直,则三者互相垂直,则BLuE=2)测量模型感应电势的方向由右手定则确定,大小由下式决定:感应电势的方向由右手定则确定,大小由下式决定:电磁流量计电磁流量计非
10、接触导电液体非接触导电液体图示图示电磁流量计电磁流量计非接触导电液体非接触导电液体vBDEx=体积流量:x2vEBD4vD4q=若采用交变磁场:xmvmEtSin4BDqtSinBB=磁感应强度管道直径液体的平均流速感应电势4.3.2电磁流量计电磁流量计非接触导电液体非接触导电液体3)特殊问题讨论感应电势测量要求:利用转换器将微弱的感应电势放大、转换成统一的标准信号并抑制主要干扰。感应电势测量要求:利用转换器将微弱的感应电势放大、转换成统一的标准信号并抑制主要干扰。?正交干扰及其抑制正交干扰及其抑制正交干扰:正交干扰:指由于交变磁场作用,相位与感应电势相差90的感应信号。产生原因:产生原因:电
11、磁流量计工作时,管道中充满导电液体,从而使被测液体、电极、电极引线和转换器的输入阻抗构成闭合回路,当闭合回路中有交变磁场时就产生了电势,此电势与被测电势频率相同相位相差电磁流量计工作时,管道中充满导电液体,从而使被测液体、电极、电极引线和转换器的输入阻抗构成闭合回路,当闭合回路中有交变磁场时就产生了电势,此电势与被测电势频率相同相位相差90,故称为正交电势。,故称为正交电势。电磁流量计电磁流量计非接触导电液体非接触导电液体自动对消法:自动对消法:如图,从一个电极上引出两根导线,分别绕过磁极形成两个闭合回路,当磁力线穿过这两个回路时,分别产生两个方向相反的干扰电流,在如图,从一个电极上引出两根导
12、线,分别绕过磁极形成两个闭合回路,当磁力线穿过这两个回路时,分别产生两个方向相反的干扰电流,在Ry上相互抵消。上相互抵消。电路抑制法:电路抑制法:在后续的转换电路中采取抑制措施。在后续的转换电路中采取抑制措施。消除方法:消除方法:自动对消法自动对消法+电路抑制法电路抑制法电磁流量计电磁流量计非接触导电液体非接触导电液体?选用及安装要求选用及安装要求?被测流体必须是导电液体。不能测气体、蒸汽、石油制品、甘油、酒精及纯净水等;被测流体必须是导电液体。不能测气体、蒸汽、石油制品、甘油、酒精及纯净水等;?量程的选择:常用流量最好超过满量程的量程的选择:常用流量最好超过满量程的50。常用流速为。常用流速
13、为24m/s最合适;最合适;?压力的选择:使用压力必须低于电磁流量计额定工作压力,一般不超过压力的选择:使用压力必须低于电磁流量计额定工作压力,一般不超过 16 105Pa;?温度的选择。被测介质温度不能超过村里材料的容许使用温度,一般温度的选择。被测介质温度不能超过村里材料的容许使用温度,一般200 C。电磁流量计电磁流量计非接触导电液体非接触导电液体 推荐垂直安装,且被测流体是自下而上流动。也可水平安装,但要使两电极在同一水平面上,要保证测量导管都充满液体。推荐垂直安装,且被测流体是自下而上流动。也可水平安装,但要使两电极在同一水平面上,要保证测量导管都充满液体。流量计的外壳、屏蔽线、测量
14、导管都要接地。要求单独设置接地点,不要连接在电机或上、下管道上。(流量计的外壳、屏蔽线、测量导管都要接地。要求单独设置接地点,不要连接在电机或上、下管道上。(因信号较弱,满量程时只有几毫伏,且流量很小时,只有几微伏,外界稍有干扰就会影响测量精度。)因信号较弱,满量程时只有几毫伏,且流量很小时,只有几微伏,外界稍有干扰就会影响测量精度。)?安装注意事项:安装注意事项:电磁流量计电磁流量计非接触导电液体非接触导电液体优点:优点:压损极小;可测流量范围大;适用管径范围宽(最大可达3m);测量精度高,线性度好。压损极小;可测流量范围大;适用管径范围宽(最大可达3m);测量精度高,线性度好。不足:不足:
15、只能测量导电液体(电导率),不能测气体、蒸汽及纯净水。只能测量导电液体(电导率),不能测气体、蒸汽及纯净水。s/cm1安装注意事项:安装注意事项:安装地点要远离一切磁源。安装地点要远离一切磁源。(如大功率电机、变压器等)(如大功率电机、变压器等)流量计前必须有流量计前必须有10D左右的直管段,以消除各种局部阻力对流线分布对称性的影响。左右的直管段,以消除各种局部阻力对流线分布对称性的影响。相关的标准相关的标准 GB/T 18659-2002封闭管道中导电液体流量的测量电磁流量计的性能评定方法封闭管道中导电液体流量的测量电磁流量计的性能评定方法IDT ISO 9104:1991 Measurem
16、ent of fluid flow in closed conduits-Methods of evaluating the performance of electromagnetic flow-meters for liquids GB/T 18660-2002(idt ISO 6817:1992)封闭管道中导电液体流量的测量电磁流量计的使用方法封闭管道中导电液体流量的测量电磁流量计的使用方法 GB/T 20729-2006(idt ISO 13359:1998)封闭管道中导电液体流量的测量 法兰安装电磁流量计 总长度封闭管道中导电液体流量的测量 法兰安装电磁流量计 总长度法兰安装电磁流量
17、计 总长度法兰安装电磁流量计 总长度使用电磁流量计时要注意使用电磁流量计时要注意 不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。不能用来测量电导率很低的液体介质,如对石油制品或有机溶剂等介质。不能用来测量电导率很低的液体介质,如对石油制品或有机溶剂等介质。普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制,不能用于测量高温介质;如未经特殊处理,也不能用于低温介质的测量,以防止测量管外结露(结霜)破坏绝缘。普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制,不能用于测量高温介质;如未经特殊处理,也不能用于低温介质的测量,以防止测量管外
18、结露(结霜)破坏绝缘。从不同角度分类从不同角度分类 按励磁电流方式划分,有直流励磁、交流(工频或其他频率)励磁、低频矩形波激磁和双频矩形波励磁等几种;按励磁电流方式划分,有直流励磁、交流(工频或其他频率)励磁、低频矩形波激磁和双频矩形波励磁等几种;按输出信号连线和励磁(或电源)连接的制式分类,有四线制和二线制;按输出信号连线和励磁(或电源)连接的制式分类,有四线制和二线制;按转换器与传感器组装方式分类,有分离型和一体型;按转换器与传感器组装方式分类,有分离型和一体型;按流量传感器与管道连接方法分类,有法兰连接、法兰夹装连接、卫生型连接和螺纹连接。按流量传感器与管道连接方法分类,有法兰连接、法兰
19、夹装连接、卫生型连接和螺纹连接。由于体积流量与流体流速的关系为由于体积流量与流体流速的关系为vv2441KqqDBevDSqv=式中,为仪表常数。当磁感应强度式中,为仪表常数。当磁感应强度B B及管道内径及管道内径D D固定不变时,则固定不变时,则K K为常数,两电极间的感应电动势为常数,两电极间的感应电动势e e与流量与流量q qv v呈线性关系,便可通过测量感应电动势来间接测量被测流体的流量呈线性关系,便可通过测量感应电动势来间接测量被测流体的流量q qv v值。值。DBK4=电磁流量传感器产生的感应电动势信号是很微小的,常与电磁流量转换器组成变送器,输出电磁流量传感器产生的感应电动势信号
20、是很微小的,常与电磁流量转换器组成变送器,输出010 mA或或420 mA的标准电流信号或一定频率的脉冲信号,配合单元组合仪表或计算机对流量进行显示、记录、运算、报警和控制等。的标准电流信号或一定频率的脉冲信号,配合单元组合仪表或计算机对流量进行显示、记录、运算、报警和控制等。2)电磁流量传感器的特点2)电磁流量传感器的特点电磁流量传感器只能测量导电介质的流体流量。电磁流量传感器适用于测量各种腐蚀性酸、碱、盐溶液,固体颗粒悬浮物,粘性介质(如泥浆、纸浆、化学纤维、矿浆)等溶液;也可用于各种有卫生要求的医药、食品等部门的流量测量(如血浆、牛奶、果汁、卤水、酒类等);还可用于大型管道自来水和污水处
21、理厂流量测量等。电磁流量传感器反应迅速,可以测量脉动流量。电磁流量传感器的测量范围很广,对于同一台电磁流量传感器,量程比可达1100。它的口径可以从直径1 mm做到2 m以上。电磁流量传感器只能测量导电介质的流体流量。电磁流量传感器适用于测量各种腐蚀性酸、碱、盐溶液,固体颗粒悬浮物,粘性介质(如泥浆、纸浆、化学纤维、矿浆)等溶液;也可用于各种有卫生要求的医药、食品等部门的流量测量(如血浆、牛奶、果汁、卤水、酒类等);还可用于大型管道自来水和污水处理厂流量测量等。电磁流量传感器反应迅速,可以测量脉动流量。电磁流量传感器的测量范围很广,对于同一台电磁流量传感器,量程比可达1100。它的口径可以从直
22、径1 mm做到2 m以上。电磁流量传感器使用温度和压力不能太高,使用温度一般低于电磁流量传感器使用温度和压力不能太高,使用温度一般低于120,最高工作压力一般不得超过,最高工作压力一般不得超过1.6 MPa。为了减小导管内引起的涡流损耗,故测量导管不宜采用厚壁导管,一般管壁厚度不超过。为了减小导管内引起的涡流损耗,故测量导管不宜采用厚壁导管,一般管壁厚度不超过8 mm。流速和速度分布必须符合设定条件,否则将会产生较大的测量误差。因此,在电磁流量传感器的前后,必须有足够的直管段长度,以消除各种局部阻力对流速分布对称性的影响。感应电势与流速有关,电磁流量传感器的满量程流速下限一般不得低于。流速和速
23、度分布必须符合设定条件,否则将会产生较大的测量误差。因此,在电磁流量传感器的前后,必须有足够的直管段长度,以消除各种局部阻力对流速分布对称性的影响。感应电势与流速有关,电磁流量传感器的满量程流速下限一般不得低于0.3 m/s。2.电磁流量传感器2.电磁流量传感器1)电磁流量传感器的工作原理电磁流量传感器是根据法拉第电磁感应定律测量导电性液体的流量。如图电磁流量传感器是根据法拉第电磁感应定律测量导电性液体的流量。如图8-22所示,在磁场中安置一段不导磁、不导电的管道,管道外面安装励磁线圈(或一对磁极),在励磁线圈通电后,当有一定电导率的流体在管道中流动时就切割磁力线。与金属导体在磁场中的运动一样
24、,在导体所示,在磁场中安置一段不导磁、不导电的管道,管道外面安装励磁线圈(或一对磁极),在励磁线圈通电后,当有一定电导率的流体在管道中流动时就切割磁力线。与金属导体在磁场中的运动一样,在导体(流动介质流动介质)的两端也会产生感应电动势,由设置在管道上的电极导出。该感应电势大小与磁感应强度、管径大小、流体流速大小有关,即的两端也会产生感应电动势,由设置在管道上的电极导出。该感应电势大小与磁感应强度、管径大小、流体流速大小有关,即BDte=dd(8-12)3)使用电磁流量传感器应注意的问题注意的问题(1)安装要求:变送器安装位置,应选择在任何时候测量导管内都能充满液体的地方,以防止由于测量导管内没
25、有液体而指针不在零位所造成的错觉。最好是垂直安装,使被测液体自下向上流经仪表,这样可以避免在导管中有沉淀物或在介质中有气泡而造成的测量误差。如不能垂直安装时,也可水平安装,但要使两电极在同一水平面上。(1)安装要求:变送器安装位置,应选择在任何时候测量导管内都能充满液体的地方,以防止由于测量导管内没有液体而指针不在零位所造成的错觉。最好是垂直安装,使被测液体自下向上流经仪表,这样可以避免在导管中有沉淀物或在介质中有气泡而造成的测量误差。如不能垂直安装时,也可水平安装,但要使两电极在同一水平面上。(2)接地要求:电磁流量计的信号比较弱,在满量程时只有2.58 mV,流量很小时,输出只有几微伏,外
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