隨著啤酒釀造過(guò)程中自動(dòng)化程度的不斷提高,
電磁流量計(jì)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。從粉碎用水計(jì)量、洗糟用水計(jì)量、過(guò)濾麥汁計(jì)量、冷麥汁計(jì)量、清酒計(jì)量、到交包裝酒計(jì)量等工序中都使用了電磁流量計(jì),為了保證其在應(yīng)用過(guò)程中的測(cè)量精度,應(yīng)了解、注意以下問(wèn)題。
1電磁流,計(jì)的構(gòu)成及工作原理
1.1組成
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成,是一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。
1.2工作原理
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,在與測(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極,當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)電極檢出,數(shù)值大小與流量成比例。傳感器將感應(yīng)電勢(shì)作為流量信號(hào),傳送到轉(zhuǎn)換器,經(jīng)放大、變換濾波及一系列的數(shù)字處理后,用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器輸出4一20A信號(hào)和脈沖信號(hào)。
2電磁流量計(jì)的安裝
2.1電磁流量計(jì)傳感器安裝地點(diǎn)和位置
可按照需要選擇水平、傾斜或垂直安裝,但是兩電極的軸線應(yīng)處于水平位置。不管采用何種形式安裝,都要求測(cè)量管內(nèi)保證存滿被測(cè)介質(zhì),不能有非滿管或氣泡聚集在測(cè)量管中的現(xiàn)象。也不可把流量計(jì)安裝在泵的吸人端,防止在管道中形成負(fù)壓而損壞傳感器內(nèi)的襯里。
2.2上游和下游管道
流量計(jì)或多或少會(huì)受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響,所以需保證有良好的流動(dòng)狀況。管道布置會(huì)引人流動(dòng)擾動(dòng),最普遍的是流速分布剖面畸變和漩渦。流速剖面畸變通常是由于管路配件局部阻礙(如閥門(mén))或彎頭所造成,漩渦普遍是由兩個(gè)或兩個(gè)以上空間彎頭所引起。若消除以上影響,需保證在傳感器的上游側(cè)直管段長(zhǎng)度不小于5DN,下游側(cè)直管段長(zhǎng)度不小于2DN。DN為傳感器的直徑,若現(xiàn)場(chǎng)達(dá)不到這一要求,則要在上游側(cè)安裝流動(dòng)調(diào)整器。
除考慮緊接流量計(jì)前的配件外,還應(yīng)考慮更往上游若干管道配件的組合,因?yàn)樗鼈兛赡苁钱a(chǎn)生最接近配件擾動(dòng)不同的擾動(dòng)源。盡可能拉開(kāi)各擾動(dòng)產(chǎn)生件之間的距離以減少影響。
2.3管徑
測(cè)量大管徑、低流速或小管徑、高流速,可選用與管徑尺寸不同的流量計(jì)口徑,并用異徑管連接,使流量計(jì)運(yùn)行流速在規(guī)定的范圍內(nèi)。
2.4管道震動(dòng)
若管道系統(tǒng)有較強(qiáng)的震動(dòng),應(yīng)考慮流量計(jì)前后管道上加支撐。如果管道上已經(jīng)安裝有脈動(dòng)緩沖器(消除泵的影響),但在安裝流量計(jì)時(shí),還是考慮盡可能遠(yuǎn)離震動(dòng)或脈動(dòng)源為好。
2.5閥門(mén)位置
為了檢查零點(diǎn),應(yīng)使傳感器充滿介質(zhì)并流速為零,這可以通過(guò)關(guān)閉在傳感器上游的截止閥和下游的控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制閥應(yīng)安裝在流量計(jì)的下游,避免上游閥所產(chǎn)生的流速分布畸變。
2.6維護(hù)空間
一般來(lái)說(shuō),維修人員應(yīng)能進(jìn)人到流量計(jì)周?chē)?易于維修和能有調(diào)換整機(jī)的位置。而且要求與傳感器連接的管道法蘭處有足夠的空間,因?yàn)閭鞲衅鞯姆ㄌm與外殼距離有限,連接螺栓需從管道側(cè)穿入。
2.7電氣連接和電磁干擾
流量計(jì)的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)(如:電動(dòng)機(jī)、變壓器或其它電源)。信號(hào)電纜應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電力電纜和電源,以便將電磁干擾和射頻干擾降至最低水平。傳感器和變送器連接導(dǎo)線不應(yīng)超過(guò)so米。
2.8接地
流量計(jì)的工作接地應(yīng)單獨(dú)接地,不能用公共接地線接地;接地裝置與傳感器的距離盡可能短;而且接地電阻應(yīng)嚴(yán)格滿足儀表使用說(shuō)明書(shū)的要求。如果傳感器安裝在金屬管道上,且金屬管道內(nèi)壁沒(méi)有絕緣層時(shí),則可將接地導(dǎo)線接到兩個(gè)管道法蘭上,通過(guò)金屬管道與流體保持可靠接地。若干擾太強(qiáng),如此接地不足以抗衡干擾時(shí),則接地導(dǎo)線應(yīng)從兩個(gè)管道法蘭分別沿金屬管道向外延伸至能消除干擾處相連接。此外,傳感器、變送器及二次儀表間的回路接地及屏蔽接地也不容忽視。
3電磁流,計(jì)口徑、流量以及傳感器襯里的選擇
3.1口徑的選擇
流量計(jì)一般介質(zhì)流速以2一6米/秒為宜,最低不應(yīng)小于0.3米/秒,最高不得大于12米/秒。如果流速太低,電磁信號(hào)降低,造成計(jì)量精度下降。若流體中含有固體顆粒,應(yīng)使流速小于3米/秒。對(duì)于粘滯液體,相應(yīng)流速取較高值,這有助于自動(dòng)消除電極上的污物,也有利于提高測(cè)量精度。
流量、流速與口徑三者關(guān)系的計(jì)算公式為:
Q=900JID2V,其中Q:流量(米3/小時(shí)),v:流速(米/秒),D:口徑(米)。
根據(jù)公式,可計(jì)算出口徑的大小。
3.2流量的選擇
流量計(jì)口徑大小確定后,應(yīng)根據(jù)預(yù)設(shè)的工藝最大流量,增加巧%一30%為滿量程值。在實(shí)際應(yīng)用中,流量均不得超過(guò)滿量程值,如超過(guò)滿量程值,該部分流量誤差較大,而滿量程與最小流量正常精度范圍不得超過(guò)20倍。
3.3傳感器襯里的選擇(見(jiàn)表l)
襯襯里材料料 |
主要性能能 |
適用范圍圍 |
聚乙烯（PE） |
對(duì)化學(xué)品的侵蝕和沾污耐御性能良好，耐無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的水溶液、無(wú)機(jī)酸類(lèi)、堿類(lèi)的稀或濃溶液，在室溫下幾乎沒(méi)有可以使他溶解的溶劑。 |
A:-40~85℃
B:測(cè)水、污水、泥漿、礦漿、無(wú)機(jī)酸、無(wú)機(jī)鹽、堿溶液
C:可用于衛(wèi)生級(jí)介質(zhì) |
聚丙烯（PS） |
耐有機(jī)酸、堿、鹽、低級(jí)醇及及它們的水溶液,不耐烴類(lèi)、酮類(lèi)、脂肪類(lèi)、油、芳香族類(lèi)、忌氧化劑、超聲波輻射(高頻)。 |
A:一20℃~60℃
B:測(cè)一般的水、污水、泥漿、煤漿、無(wú)機(jī)酸堿、鹽等水溶液 |
聚全氟代乙丙稀（FEP、F46） |
化學(xué)性能最穩(wěn)定的一種材料，可適用于任何有機(jī)溶劑或試劑介質(zhì)，在高溫下不受影響。 |
A:-60~200℃
B:適用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)
C：可用于衛(wèi)生級(jí)介質(zhì) |
可溶性聚四氟乙烯(PFA) |
有卓越的耐化學(xué)性、耐高溫、耐低溫，耐強(qiáng)酸王水、強(qiáng)堿及原子工業(yè)中用的強(qiáng)腐蝕劑五氟化鈾等。 |
A:-80~250℃
B:適用于任何強(qiáng)腐蝕介質(zhì)
C：可用于衛(wèi)生級(jí)介質(zhì) |
氯丁橡膠 |
有幾號(hào)的彈性、韌性、耐磨性、耐一般低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)的腐蝕，不耐氧化性介質(zhì)腐蝕。 |
A：<65℃
B:測(cè)一般水、污水、泥漿、礦漿 |
聚氯乙烯（PVC） |
適用于各種堿、鹽、硫酸、硝酸、磷酸等及它們的水溶液，不耐濃硫酸、發(fā)煙硫酸、醋酐類(lèi)、鹵代烴芳胺。 |
A:一25℃~70℃℃
B:測(cè)一般水、污水、泥漿、煤漿、礦漿
C:一般酸、堿、鹽溶溶 |
4電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
4.1優(yōu)點(diǎn)
l)測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻流件,壓力損失為零,不易堵塞。
2)只要選擇合理的電極及襯里材料,即可達(dá)到耐腐蝕,耐磨損的要求。
3)測(cè)量結(jié)果與液體的壓力、溫度、密度、粘度、電導(dǎo)率(不小于最低電導(dǎo)率5矛`/cm)等物理參數(shù)基本無(wú)關(guān),不受環(huán)境影響,所以測(cè)量精度高、工作穩(wěn)定、可靠。
4)采用模擬信號(hào)技術(shù)和大規(guī)模集成芯片,對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離、濾波、放大及數(shù)字處理。精確顯示測(cè)量結(jié)果。
5)可用于大口徑管道測(cè)量。
6)對(duì)影響測(cè)量結(jié)果的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控和修正,對(duì)全量程采用分段流量系數(shù)的設(shè)置和修正,因而擴(kuò)大了測(cè)量范圍,提高了智能化程度和測(cè)量精度,大大提高了穩(wěn)定性能。
7)具有空管保護(hù),測(cè)量值斷電保護(hù)及過(guò)量程報(bào)警功能,傳感器安裝不受液體流動(dòng)方向限制,可實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)流。
8)采用帶背光點(diǎn)陣式雙排流量顯示器,同時(shí)顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量,并能顯示工作狀態(tài)、參數(shù)、計(jì)量單位等。
9)量程范圍寬,正常適用范圍20:1,一般30:l或更大。
4.2缺點(diǎn)
l)電導(dǎo)率必須高于廠家要求的最小電導(dǎo)率,才能正常工作。
2)流量計(jì)必須在介質(zhì)充滿管道的條件下測(cè)量。
3)液體夾帶氣泡時(shí)會(huì)引起測(cè)量誤差。
4)在某些介質(zhì)中電極會(huì)產(chǎn)生污垢,引起所產(chǎn)生的電壓信號(hào)出現(xiàn)誤差。
5)要求安裝在管線上。
6)價(jià)格較高。
7)當(dāng)流量計(jì)安裝在電氣危險(xiǎn)區(qū)域時(shí),必須選擇防爆型的。
5電磁流量計(jì)的維護(hù)
l)應(yīng)定期檢查轉(zhuǎn)換器是否進(jìn)水受潮及腐蝕。對(duì)儀表進(jìn)線端應(yīng)做好防水處理。
2)定期清洗傳感器電極及測(cè)量管,清洗時(shí),切勿損傷電極及襯里。
3)定期檢查連接電纜的老化及接觸程度是否完好(包括接地線)。
4)制定嚴(yán)格的管理制度,嚴(yán)禁操作人員隨意更改內(nèi)部參數(shù)。
6影響電磁流量計(jì)準(zhǔn)確工作的因素及采取的措施
1)傳感器內(nèi)壁出現(xiàn)附著層,附著層主要為流量計(jì)長(zhǎng)時(shí)間工作后形成的垢層與污泥層。附著層除了會(huì)微小改變管道內(nèi)的流通截面外,其主要影響是改變了兩電極間的電阻。若附著層的電導(dǎo)率顯著高于流體的電導(dǎo)率,則電極回路將出現(xiàn)短路,將無(wú)流量信號(hào)輸出。若附著層為絕緣層,則電極回路將出現(xiàn)斷路,使電極間絕緣而送不出流量信號(hào)。
采取的措施:①針對(duì)啤酒釀造過(guò)程中大部分流量計(jì)沒(méi)有安裝清洗管道,所以需定期拆下傳感器清洗電極。如果有條件的話,可安裝沖洗管道,定期沖洗電極。②在滿足工藝的條件下,盡量選擇口徑小的儀表以提高其流速,加大沖刷效果而減少沉積。
2)流量計(jì)在正常工作期間,必須保證流體充滿管道,也不允許液體內(nèi)存有氣泡。如果液體不充滿管道,其后果是流體的截面將與管道內(nèi)截面不一致,造成計(jì)算體積流量值偏差。如果被測(cè)液體中含有均勻分布的微小氣泡,通常不影響流量計(jì)正常工作,但隨著氣泡的增大,儀表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),若氣泡大到足以遮蓋整個(gè)電極表面時(shí),隨著氣泡流過(guò)電極表面會(huì)使電極回路瞬間斷路,而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng)。
采取的措施:嚴(yán)格按照以上的安裝要求對(duì)流量計(jì)進(jìn)行安裝。
3)流量計(jì)在正常工作期間,應(yīng)避免形形式式的外界寄生電勢(shì)及本身產(chǎn)生的干擾。電磁流量計(jì)是按電磁感應(yīng)原理工作的,其工作時(shí)的流量信號(hào)很小,在滿量程時(shí)只有幾個(gè)毫伏,而在下限流量時(shí),僅有數(shù)十微伏,因此極易受周?chē)闹T如電動(dòng)機(jī)、變壓器及一些其它電氣設(shè)備等產(chǎn)生的電磁感應(yīng)干擾。大致有以下幾種干擾源:①周?chē)\(yùn)行中的電氣設(shè)備在金屬管道上產(chǎn)生雜散電流(如管道上的電焊操作等),這些電流通過(guò)管道以及管道內(nèi)的流體影響電磁流量計(jì)。②電磁流量計(jì)與電機(jī)、電器設(shè)備公共接地或接至上、下水管道上,使電力設(shè)備的漏電流通過(guò)公共地線引入電磁流量計(jì)。③周?chē)姶旁O(shè)備的電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)傳輸線及電子線路的干擾。
采取的措施:嚴(yán)格按照安裝要求對(duì)流量計(jì)進(jìn)行安裝。
7結(jié)束語(yǔ)
電磁流量計(jì)在啤酒釀造的計(jì)量過(guò)程中,起到了重要的作用,而且故障率低,測(cè)量精度比較高。
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