矿浆流量计选型

矿浆流量计选型由电磁流量传感器和转换器两部分组成。传感器安装在工业过程管道上，它的作用是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感生电势信号，并通过传输线将此信号送到转换器。转换器安装在离传感器不太远的地方，它将传感器送来的流量信号进行放大，并转换成流量信号成正比的标准电信号输出，以进行显示，累积和调节控制。 

 (一)测量原理
    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B，导体在磁场内的长度L及导体的运动速度u成正比，如果B， L，u三者互相垂直，则
e＝Blu       (3－35)
与此相仿．在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速u流动时，导电流体就切割磁力线．如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3—17)则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势：
e＝BD        (3－36)
式中，为管道截面上的平均流速．由此可得管道的体积流量为：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关．这就是电磁流量计的测量原理．
需要说明的是，要使式（3—37）严格成立，必须使测量条件满足下列假定：
①磁场是均匀分布的恒定磁场；
②被测流体的流速轴对称分布；
③被测液体是非磁性的；
④被测液体的电导率均匀且各向同性。
图3－17电磁流量计原理简图
 
1－磁极；2－电极；3－管道
(二)励磁方式
    励磁方式即产生磁场的方式．由前述可知，为使式(3—37)严格成立，必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场．为此，就需要选择一种合适的励磁方式。目前，一般有三种励碰方式，即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁．现分别予以介绍．
1．直流励磁
    直流励磁方式用直流电产生磁场或采用磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场．这种直流励磁变送器的大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响．但是，使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正负离子．在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极．如图3—18所示．这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响电磁流量计的正常工作．所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等．
图3－18直流励磁方式
 
2．交流励磁
    目前，工业上使用的电磁流量计，大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场．交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰．另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容易得多． 
如果交流磁场的磁感应强度为
B＝Bm sint             （3－38）
则电极上产生的感生电动势为
e＝Bm Dsint            （3－39）
被测体积流量为
qv= D                  （3－40）
式中Bm――磁场磁感应强度的大值；
――励磁电流的角频率，＝2f；
t――时间；
f――电源频率．
由式(3－40)可知，当测量管内径D不变，磁感应强度Bm为一定值时，两电极上输出的感生电动势e与流量qv成正比．这就是交流磁场电磁流量变送器的基本工作原理．
    值得注意的是，用交流磁场会带来一系列的电磁干扰问题．例如正交干扰．同相干扰等，这些干扰信号与有用的流量信号混杂在一起．因此，如何正确区分流量信号与干扰信号，并如何有效地抑制和排除各种干扰信号，就成为交流励磁电磁流量计研制的重要课题。
3．低频方波励磁
    直流励磁方式和交流励滋方式各有优缺点，为了充分发挥它们的优点，尽量避免它们的缺点，70年代以来，人们开始采用低频方波励磁方式．它的励磁电流波形如图3—19所示，其频率通常为工频的1／4－l／10．
图3－19方波励磁电流波形
 
    从图3－19可见，在半个周期内，磁场是恒稳的直流磁场，它具有直流励磁的特点，受电磁干扰影响很小．从整个时间过程看，方波信号又是一个交变的信号，所以它能克服直流励滋易产生的极化现象．因此，低频方波励磁是一种比较好的励磁方式，目前已在电磁流量计上广泛的应用．概括一下，电磁流量计具有如下几个优点：
①电磁流量计能避免交流磁场的正交电磁干扰；
②电磁流量计消除由分布电容引起的工频干扰；
③电磁流量计抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流；
④电磁流量计排除直流励磁的极化现象．

电极的选择

1、根据一体型和分离型电磁流量计的特点，选择合适的类型。一体型电磁流量计安装敷线方便，不宜在地面以下安装，以防转换器被水淹没。分离型电磁流量计，精确度较高，转换器与传感器异地安装，更适合现场环境比较差(如有害、有毒、易受水淹没等场所)的场合，但安装、敷线较严格，否则易引入干扰信号。

2、选择合适的电极形式。对于不产生结晶、结疤、不沾污电极的介质，可用标准电极，否则用式清垢电极或有清洗连接装置的电极。对于测污泥场合，还可选用可换式电极。

3、根据被测介质的腐蚀性选择电极材料。

电极材料耐蚀及耐磨性能不锈钢不锈钢

用于工业用水、生活用水、污水等具有弱腐蚀性的介质，适用于石油、化工、钢铁等工业部门及，市政、环保等领域。

哈氏合金B：对沸点以下的一切浓度的盐酸有良好的耐蚀性，也耐硫酸、磷酸、有机酸等非氯化性酸、碱，非氧化性盐液的腐蚀。

哈氏合金C：能耐非氧化性酸，如硝酸、混酸、或铬酸与硫酸的混合介质的腐蚀，也耐氧化性盐类如：Fe，”、、Cu”下或含其他氧化剂的腐蚀，如高于常温的次氯酸盐溶液、海水的腐蚀

钛：能耐海水、各种氯化物和次氯酸盐、氧化性酸(包括发烟硫酸)、有机酸、碱的腐蚀。不耐较纯的还原性酸(如硫酸、盐酸)的腐蚀，但如酸中含有氧化剂(如硝酸、Fc＋＋、Cu＋＋)时，则腐蚀大为降低

钽：具有优良的耐蚀性和玻璃很相似。除了发烟硫酸、碱外，几乎能耐——切化学介质(包括沸点的盐酸、硝酸和l 50℃以下的硫酸)的腐蚀。

铂／钛合金：几乎能耐——切化学介质，但不适用于王水和铵盐。

不锈钢涂覆碳化钨：用于无腐蚀性，强磨损性的介质。

4、根据被测介质的腐蚀性、磨损性及温度来选择衬里材料。

钽：具有优良的耐蚀性和玻璃很相似。除了发烟硫酸、碱外，几乎能耐—切化学介质(包括沸点的盐酸、硝酸和l 50℃以下的硫酸)的腐蚀。

铂／钛合金：几乎能耐——切化学介质，但不适用于王水和铵盐。

不锈钢涂覆碳化钨：用于无腐蚀性，强磨损性的介质。

衬里材料：主要性能：介质温度70℃  ：适用范围100℃ 150℃ (需特殊订货)

聚四氟乙烯：是化学性能的一种塑料，能耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸和王水，也能耐浓碱和各种有机溶剂。高流速液氟、液氧、自氧的腐蚀。

聚全氟乙丙烯：同聚四氟乙烯，耐磨性、抗负压能力高于聚四氟乙烯。同上介质温度70℃  ：适用范围100℃ 150℃ (需特殊订货

聚氟合乙烯:适用温度上限较聚四氟乙烯低，但成本也较低。80℃

聚氯丁橡胶:1、有*的弹性，高度的扯断力，耐磨性能好。2、耐一般低浓度酸、碱、盐介质的腐蚀，不耐氧化介质的腐蚀。80℃ 120℃ (需特殊订货)水、污水、弱磨损性的泥浆矿浆。聚氨酯橡胶1、耐磨性能*。2、耐腐蚀性能较差。80℃中性强磨损的矿浆、煤浆、泥浆。

量程范围确认

一般工业用电磁流量计被测介质流速以2～4m/s为宜，在特殊情况下，低流速应不小于0.2m/s，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。

产品分类：
1．根据电磁流量计安装方式分为：
管道式和插入式两种结构。
管道式：一般适用于中小口径管道流量的测量。
插入式：一般适用于较大口径管道流量的测量。
2. 根据电磁流量计的传感器和转换器的装配方式分为：
一体式和分体式两种结构。
一体式：传感器和转换器直接装配成一个整体，不可分离，常用于环境状况较好人员便于到达的现场。
分体式：传感器和转换器通过一跟专业电缆连接装配成的一个整体，传感器安装在现场，转换器安装在条件好的场所，便于观测，记录数据。常用于环境状况较差的现场，如高温，高湿，刺激性气味，强风，地井等人员不便到达的地方。

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*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、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离型；
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。
矿浆流量计选型使用和安装要求：
①在智能电磁流量计的安装过程中，传感器接地环要可靠地接地，接地电阻要不大于lOΩ。
②智能电磁流量计的上游管道至少有5倍管径长度的直管段，它的下游至少有3倍管径长度的直管段。在条件允许的情况下，放宽流量计前置直管道长度在10倍管径以上。
③对流量计上游管道中在前置距离外安装阀门，特别是蝶阀或直角弯管等严重影响流态特性的场合，在流量计上游5～10倍管径的直管内安装整流器，以达到稳定水流流态，提高计量准确度的目的。
④智能电磁流量计要在使用环境的选择中注意避免外部的电磁干扰，特别是避免工频电磁场的干扰。

安装示意图：

 安装方面需要注意的事项： 
1、流量计的上游至少要有5DN的直管段，下游至少要有至少3DN的直管段，为了方便安装和拆卸，可在流量计出厂时加装管道伸缩节； 
2、流体的流动方向和流量计壳体上的箭头标注方向一致； 
3、管道内如有负压，会损坏流量计的内部衬里材料，需要特别注意，防止产生负压。例如液体温度高于室温，关闭传感器上下游截止阀停止运行后，流体冷却收缩会形成负压，应在传感器附近装有负压防止阀； 
4、流量计应尽可能远离泵，阀门等设备，避免其对测量的干扰； 
5、流量计应尽可能远离射频，强磁场，强震动等干扰源； 
6、若测量管道有震动，在流量计的两边应有固定的支座； 
7、测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；同时测量混合相流体时，混合点与流量计之间的距离少要有30DN的直管段； 
8、为方便今后流量计的清洗和维护，应安装旁通管道，并保证流量计前5DN后3DN的直管段； 
9、安装电磁流量计时，应注意均匀拧紧两个法兰，否则容易压坏衬里材料，是用力矩扳手； 
10、传感器必须单独接地，一般情况下接地电阻应在100欧以下，对于防爆产品和防雷击要求的安装情况，接地电阻应小于10欧。原则上，分体式流量计的接地应在传感器一侧，转换器接地应在同一接地点； 
11、分体式电磁流量计转换器一般安装在传感器附近或者配电室，需要注意的是，传感器与转换器连接是，为了避免干扰信号，信号电缆必须单独穿在接地保护金属管内，不能把信号和电源电缆混穿在同一金属管内。