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| 外形尺寸 | 视管径不一mm | 应用领域 | 环保,化工,生物产业,石油,能源 |
|---|---|---|---|
| 重量 | 视管径不一kg |
产品简介
详细介绍
环保工程流量计基于法拉第电磁感应定律,通过测量导电流体在磁场中的感应电动势来推算流体流量。励磁磁场、感应电动势采集电极、信号运算放大电路以及模数转换器都容易受到工作现场的电场和磁场辐射耦合,因此电磁耦合是流量测量中最主要的干扰方式; 其次被测液体的电化学反应和泥浆干扰是流量测量的另一噪声来源。
1. 1 微分干扰产生机理及对策 电磁流量计中噪声的产生机理及对策
在现行的电磁流量计设计中,低频矩形波励磁方式结合了直流励磁和交流励磁两者的优点, 成为主要励磁方式之一。在低频励磁方式下, 其干扰主要表现为: 由励磁电流突变产生的微分干扰信号[ 1] 。理想励磁磁场信号为低频矩形波, 实际上随着励磁电流变化 ( dI /dt)在磁场上产生微分干扰信号, 随着电流的稳定, 干扰信号随之消失, 因此同步采样技术可以有效抑制微分干扰信号。实际设计中, 模数转化器使用 AD 公司的 24位 Sigma Delta模数转化器 AD7714。 AD7714 可以分别采用硬件和软件方式进行采样开始时间控制, 从而实现同步采样。采用软件方式时, 当控制寄存器中FSYNC位为逻辑 1时, 模数转换器处于复位状态; 向该位写逻辑 0时, 器件开始采样输入信号。在应用中,低频励磁信号由 M SP430单片机内部定时器产生, 同时产生采样信号。如图 1所示, 采样开始时间滞后励磁信号14 个周期。
1. 2 工频串模干扰产生机理及对策
在电磁流量计的工作现场存在大量工频信号, 叠加在励磁回路、 电极、 前端放大器的工频干扰噪声对流量的准确测量造成极大影响。其中辐射耦合到励磁回路的工频辐射磁场 (包括其谐波 )造成励磁磁场波动,影响流量测量。
当流体流速较小时, 工频干扰信号与有效流量信号在同一数量级, 严重影响测量结果。已知工频耦合噪声基波频率为 50 Hz , 因此可以采用模拟或数字滤波器使滤波器带宽限制在 50 Hz以内以抑制噪声。在实际应用中使用 Sigma Delta模数转换器 AD7714内部包含的数字滤波模块, 数字滤波器相对模拟滤波器除具有灵活性高、参数设置方便等特点之外,还可以降低 A /D 转换期间引入的噪声。AD7714数字滤波器为 ( sinx /x )3低通滤波器, 其在频域的传递函数为:
式中: fs为采样频率; AD7714采样频率为 1912 kHz ; N为滤波采样个数; f 为数字滤波器响应频率。通过设定滤波采样个数可以改变数字滤波器的截止频率和一次陷波频率。在本设计中综合考虑模数转换速度和去除噪声性能, 设置 N 值使滤波器截止频率为 50 Hz, 滤波器频域响应如图 2所示, 滤波器对工频 50 Hz及其偶次谐波有很好的抑制作用。
除使用数字滤波器外, 在 A /D输入端设置 RC模拟低通滤波器还可以带来其他作用。在实际测量观察到的流量信号中存在尖脉冲噪声, 可能使模数转换器饱和, 导致数字滤波器失效, 使用模拟滤波器可以提前剔除这些信号。
1. 3 共模干扰、 串扰产生机理及对策
共模干扰的产生主要是由于电磁屏蔽缺陷、接地不良、杂散电容等引起返回电流不平衡。共模干扰可能导致电路某些参考电位变化, 是造成电磁流量计零点漂移的原因之一; 同时共模信号产生很高的辐射电场使电路的电磁兼容性恶化。串扰是由于印刷电路板设计电磁兼容性考虑不足造成信号质量下降, 特别是高速走线和模拟电路易受到影响。对由共模干扰信号导致的参考电位变化, 应用中流量电压采用差分形式, 通过双绞线送入放大器, 前端放大器选用高共模抑制比、 低漂移、 高输入阻抗的运放, 可以有效抑制共模干扰。
此外, 电磁流量计电路板设计符合电磁兼容性要求降低串扰对信号的影响: 使用满足功能要求的速率尽可能低的逻辑器件。选用在逻辑状态变换过程中输入电流消耗更小的元件。尽可能选择表面封装的元器件。合理安排元件布局, 模拟与数字部分隔离,防止数字信号影响模拟信号。适当配置去耦电容, 选择合适的电容容量, 去耦电容尽量靠近元器件。对于敏感信号回路, 如时钟信号、模拟输入信号严格控制回路面积。铺设地平面提供低阻抗信号回路, 加强屏蔽效果。
1. 4 其他干扰对策
电化学极化电动势干扰是被测液体中电解质在感应电场作用下在电极表面极化产生的, 是电磁流量计零点漂移的主要原因之一。采用交流励磁方式可以有效地减小极化电动势, 此外在应用中微处理器运算时将两次流量电压采样值相减, 这样不但可以减小极化电动势, 而且可以补偿由共模干扰带来的零点漂移。
泥浆干扰是在测量泥浆、纤维浆等固液两相特性液体时, 固体颗粒或者气泡与电极发生摩擦, 在电极表面的电化学电动势突然变化, 电磁流量计传感器输出信号输出尖峰脉冲状干扰。在低频励磁情况下, 泥浆干扰产生的尖脉冲数量级大, 极大地影响流量的准确测量,在实际设计中,采用多种信号处理混合方式抑制噪声,信号处理原理如图 3所示。
流量计正常运行时,尖峰脉冲噪声出现的概率小,被测液体流速不会在短时间内变化,基于以上特性,对流量信号进行限幅滤波处理: 当前输入信号相对上周期输入信号超出噪声容限范围, 该信号被认为是噪声信号,不再进一步计算。滑动平均滤波是处理流量信号经常采用的信号处理办法,可以有效降低采样误差; 滑动平均滤波函数的脉冲响应时间是受滑动窗口数控制的, 如果能动态调整窗口数目,那么响应速度就会大大提高;在应用中使用改进的滑动平均滤波函数,通过响应时间控制器控制滑动窗口数,当响应时间超过设定值时,将窗口数设置为1,使输出信号迅速变化,获得较好的动态性能。
技术参数
公称通径（mm） （特殊规格可定制） | 管道式四氟衬里：DN10～DN1200 | |
管道式橡胶衬里：DN40～DN1200 | ||
流动方向： | 正，反，净流量 | |
量程比： | 150：1 | |
重复性误差： | 测量值的±0.1% | |
精度等级： | 管道式：0.2-0.5%级 | |
被测介质温度： | 普通橡胶衬里：－20～＋60℃ | |
高温橡胶衬里：－20～＋90℃ | ||
聚四氟乙稀衬里：－30～＋100℃ | ||
高温型四氟衬里：－20～＋180℃ | ||
额定工作压力： （高压可定制） | DN6－DN80：≤1.6MPa | |
DN100－DN250：≤1.0MPa | ||
DN300－DN1200：≤0.6MPa | ||
流速范围： | 0.1－15m/s | |
电导率范围： | 被测流体电导率≥5μs/cm | |
电流输出： | 负载电阻 | 0～10mA：0～1.5kΩ |
4～20mA：0～750 kΩ | ||
数字频率输出： | 输出频率上限可在1～5000HZ内设定带光电隔离的晶体管集电极开路双向输出。外接电源≤35V导通时集电极最大电流为250mA | |
供电电源： | AC220V、DC24V或3.6V电池 | |
要求直管段长度 | 上游≥5DN，下游≥2DN | |
连接方式： | 流量计与配管之间均采用法兰连接，法兰连接尺寸应符合GB11988的规定 | |
防爆等级： | mdIIBT4 | |
防护等级： | IP65，特殊订制最高可达IP68 | |
环境温度： | －25～＋60℃ | |
相对温度： | 5%～95% | |
消耗总功率： | 小于20W | |
最大流量和最小流量必须符合下表中的数值。
| 内径（mm） | 10 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 0.0848 3.39 | 0.1908 7.63 | 0.3391 13.56 | 0.5299 21.20 | 0.8681 34.73 | 1.3565 54.26 | 2.1195 84.78 | 3.5820 143.28 |
| 内径（mm） | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 5.4259 217.04 | 8.478 339.12 | 13.2469 529.88 | 19.0755 763.02 | 33.912 1356.48 | 52.9875 2119.5 | 76.302 3o52.08 | 103.8555 4154.22 |
| 内径（mm） | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 135.468 5425.96 | 171.6795 6867.18 | 211.95 8487 | 256.46 10258.38 | 305.208 12208.22 | 415.422 16616.88 | 542.592 21703.68 | 686.718 27468.82 |
| 内径（mm） | 1000 | 1100 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 847.80 33912 | 1025.838 41033.52 | 1220.832 48833.28 | 1660.688 66467.52 | 2170.368 86814.72 | 2746.872 109874.88 | 3391.20 135648 | 4103.352 164134.08 |
工作原理
电磁流量计的基本测量原理是基于法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中做切割磁力线运动时，在其两端产生感应电动势，如图所示。流量计的测量管是由内衬绝缘材料的非导磁合金短管制作，两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上，其电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生磁通量密度为B的工作磁场，此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线，并感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B，测量管内径d与平均流速v的乘积。电动势E（流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器，转换器将流量信号放大处理后，可显示流体流量，并能输出脉冲、模拟电流等信号，用于流量的控制和调节。
其原理公式为：
E=KBDV
式中：
E -------- 为电极间的信号电压（v）
B -------- 磁通密度（T）
D -------- 测量管内径（m）
V -------- 平均流速（m/s）
K -------- 仪表系数
式中k, D为常数，由于励磁电流是恒流，故B也是常数，则由E＝KBdV可知，体积流量Q与信号电压E成正比，即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此，只要测量出E就可确定流量Q，这是电磁流量计的基本工作原理。
由E＝KBDV可知，被测流体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动（如层流或者紊流）就不会影响测量结果。因此说电磁流量计是一种真正的体积流量计。只要用普通的水实际标定后，就可以测量其他任何导电流体介质的体积流量，而不需要任何修正。这是电磁流量计的一突出优点，是其他任何流量计所没有的。测量管内无活动及阻流部件，因此几乎没有压力损失，并且有*的可靠性。
衬里材料的选择
电极材料的选择
选型谱：
| 衬里材料 | 主要性能 | 适用范围 |
| 聚四氟乙烯 |
| 1.100℃、150℃(特殊订货) 2.浓酸、碱等强腐蚀性介质 3.卫生类介质 |
| 聚氯丁橡胶 | 1.有好的弹性,高度的扯断力,耐磨性能好。 2.耐一般低浓酸、碱、盐介质的腐蚀，不耐氧化性介质的腐蚀。 | 1.80℃、120℃(特殊订货) 2.一般水、污水、磨损性弱的泥浆、矿浆。 |
| 聚氨酯橡胶 | 1.有好的耐磨性(相对于天然橡胶的十倍) 2.耐酸、碱性能较差。 3.不能用于混合有机溶剂的水。 | 1.＜80℃ 2.中性强磨损的矿浆、煤浆、泥浆等 |
| 电极材料 | 耐蚀性能 |
| 含钼不锈钢 0Cr18Ni12Mo2Ti | 用于工业用水、生活用水、污水，具有弱腐蚀性的介质，可广泛用于石油、化工、尿素、维尼纶等工业。 |
| 不锈钢涂覆碳化钨 | 用于无腐蚀性，强磨损性介质。 |
| 哈氏合金B(HB) | 对沸点以下一切浓度的盐酸有良好的耐蚀性，也耐硫酸、磷酸、氢氟酸、有机酸等非氧化性酸、碱、非氧化盐液的腐蚀。 |
| 哈氏合金C(HC) | 能耐氧化性酸，如硝酸、混酸或铬酸与硫酸的混合介质的腐蚀，也耐氧化性的盐类如Fe+++、Cu++或含其他氧化剂的腐蚀.如高于常温的次酸盐溶液、海水的腐蚀。 |
| 钛(Ti) | 能耐海水、各种氯化物和次氯酸盐、氧化性酸(包括发烟硝酸)、有机酸、碱等的腐蚀、不耐较纯的还原性酸(如硫酸、盐酸)的腐蚀。但如果酸中含有氧化剂 |
| 钽(Ta) | 具有优良的耐腐蚀性，和玻璃很相似。除了氢氟酸、发烟硝酸、碱外，几乎能耐一切化学介质(包括盐酸、硝酸、硫酸和王水)的腐蚀。 |
| 铂铱合金 | 几乎适用于所有化学物质，但不适用于王水和铵盐。 |
型号 | 口径 | ||||||||
XTLD | 3~10000 | ||||||||
代号 | 安装形式 | ||||||||
Y | 一体式 | ||||||||
F | 分体式 | ||||||||
代号 | 转换器型号 | ||||||||
ZA | 圆形 | ||||||||
ZB | 方形 | ||||||||
代号 | 输出信号 | ||||||||
I.4 | 4~20mA | ||||||||
f | 频率 1KHz | ||||||||
Rs | 串行通讯（485） | ||||||||
C | 控制输出 | ||||||||
代号 | 防爆要求 | ||||||||
N | 无防爆 | ||||||||
EX | 防爆（仅适用于分体式） | ||||||||
代号 | 介质温度 | ||||||||
T1 | ≤65℃ | ||||||||
T2 | ≤120℃ | ||||||||
T3 | ≤180℃(仅适用于分体式） | ||||||||
代号 | 内衬材质 | ||||||||
NE | 氯丁橡胶（≤65℃） | ||||||||
PTFE | 聚四氟乙烯（≤189℃） | ||||||||
PVC | 聚氯乙烯（≤70℃） | ||||||||
代号 | 电极材质 | ||||||||
316L | 不锈钢 | ||||||||
HC | 哈氏合金C | ||||||||
HB | 哈氏合金B | ||||||||
Ti | 钛 | ||||||||
Ta | 钽 | ||||||||