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智能電磁流量計

概述

電磁流量計是一種根據(jù)法拉電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵磁，同時在電磁流量計上采用CAN現(xiàn)場總線,屬國內(nèi)*，技術(shù)達(dá)到國內(nèi)水平。電磁流量計在滿足現(xiàn)場顯示的同時，還可以輸出4～20mA電流信號供記錄、調(diào)節(jié)和控制用，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于化工、環(huán)保、冶金、醫(yī)藥、造紙、給排水等工業(yè)技術(shù)和管理部門。電磁流量計除可測量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可測量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿液體的體積流量。

特點(diǎn)

    ●儀表結(jié)構(gòu)簡單、可靠、無可動部件，工作壽命長。
    ●無截流阻流部件，不存在壓力損失和流體堵塞現(xiàn)象。
    ●無機(jī)械慣性，響應(yīng)快速，穩(wěn)定性好，可應(yīng)用于自動檢測、調(diào)節(jié)和程控系統(tǒng)。
    ●測量精度不受被測介質(zhì)的種類及其溫度、粘度、密度、壓力等物理理參數(shù)的影響。
    ●采用聚四氟乙烯或橡膠材質(zhì)襯里和HC、HB、316L、Ti 等電極材料的不同組合可適應(yīng)不同介質(zhì)的需要。
    ●備有管道式、插入式等多種流量計型號。
    ●采用EEPROM存貯器，測量運(yùn)算數(shù)據(jù)存貯保護(hù)安全可靠。
    ●具備一體化和分離型兩種形式。
    ●高清晰LCD背光顯示。

技術(shù)參數(shù)

表1

適用管徑	DN25～DN2600（DN25以下為非標(biāo)）
電極材料	316L（不銹鋼）、HC（哈氏C）、HB（哈氏B）、Ti（鈦）、Ta（鉭）
適用介質(zhì)	導(dǎo)電率>5us/cm的液體
測量范圍	0．1～10m/s（可擴(kuò)展到15m/s）
量程上限	0.5～10m/s,*1～5m/s
精度等級	0.3級、0.5級、1.0級（隨口徑區(qū)分）
輸出信號	4～20mADC,負(fù)載≤750Ω；0～３KHz,5V有源，可變脈寬，有效頻率輸出：RS485接口
工作壓力	1.0MPa,1.6MPa,4.0MPa,16MPa（特殊）
流體溫度	-20℃～80℃,80℃～130℃，130℃～180℃ 參考襯里材質(zhì)
環(huán)境溫度	傳感器-40℃～80℃;轉(zhuǎn)換器-15℃～50℃
環(huán)境溫度	≤85RH（20℃時）
電纜出口尺寸	M20×1.5
供電電源	220VAC±10%;50Hz±1Hz;24VDC±10%
功耗	≤8W
外殼防護(hù)等級	一體式：IP65分體式：傳感器IP68轉(zhuǎn)換器IP65
接地環(huán)材質(zhì)	1Cr18Ni9Ti（不銹鋼）、HC（哈氏C）、Ti（鈦）、Ta（鉭）、Cu（銅）
連接法蘭	國標(biāo)GB9119-88（DIN2051,BS4504）

工作原理

電磁流量計測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。流量計的測量管是一內(nèi)襯絕緣材料非導(dǎo)磁合金短管。兩只電極沿管徑方向穿通壁固定在測量管上。其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。勵磁線圈由雙向方波脈沖勱磁時，將在與測量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通量密度為Ｂ的工作磁場。此時，如果具有一定電導(dǎo)率的液體流經(jīng)測量管，將切割磁力線感應(yīng)出電動勢Ｅ。電動勢Ｅ正比于磁通量密度Ｂ,測量管內(nèi)徑d與平均流速V 的乘積。電動勢Ｅ（流量信號）由電極檢出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將流量信號放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖，摸擬電流等信號，用于流量的控制和調(diào)節(jié)。

       E＝KBdV
式中: E――――為電極間的信號電壓（V）
　　　 B――――磁通密度（T）
　　　 d――――測量管內(nèi)徑（m）
       V――――平均流速（m/s）
    式中K，d為常數(shù)，由于勵磁電流是恒流的，故B也是常數(shù)，則由E＝KBdV可知，體積流量Q與信號電壓E成正比，即流速感應(yīng)的信號電壓E與體積流量Q成線性關(guān)系。因此,只要測量出E就可確定流量Q，這就是電磁流量計的基本工作原理。
由E＝KBdV可知，被測流體介質(zhì)的溫度、密度、壓力、電導(dǎo)率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會影響測量結(jié)果。至于流動狀態(tài)只要符合軸對稱流動（如層流或紊流）就不會影響測量結(jié)果的。因此說電磁流量計是一種真正的體積流量計。對于制造廠和用戶來說，只要用普通的水實(shí)際標(biāo)定后就可測量其他任何導(dǎo)電流體介質(zhì)的體積，而不需作任何修正，這是電磁流量計的一突出優(yōu)點(diǎn)，是其他任何流量計所沒有的。測量管內(nèi)無活動及阻流部件，因此幾乎沒有壓力損失，并具有很高的可靠性。

產(chǎn)品選型

1、量程范圍確認(rèn)
一般工業(yè)用電磁流量計被測介質(zhì)流速發(fā)2～4m/s為宜，在特殊情況下，低流速應(yīng)不小于0.1m/s，高不大于８m/s。若介質(zhì)中含有固體顆粒，常用流速應(yīng)小于3m/s，防止襯里和電極的過分磨擦；對于粘滯流體，流速可選擇大于2m/s，較大的流速有助于自動消除電極上附著的粘滯物的作用，有利于提高測量精度。在量程Ｑ已確定的條件下，即可根據(jù)上述流速Ｖ的范圍決定流量計口徑Ｄ的大小，其值由下式計算：

    Q：流量（/h）
    D：管道內(nèi)徑（m）
    V：流速（m/h）
    電磁流量計的量程Q應(yīng)大于預(yù)計的量大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計滿量程高刻度的50%為宜。
    2、參考流量范圍

表2

通徑（mm）	流量范圍（/h）	通徑（mm）	流量范圍（/h）
DN15	0.6～6.36	DN500	70.65～7065.00
DN20	0.11～11.30	DN600	101.74～10173.60
DN25	0.18～17.66	DN700	138.47～13847.40
DN40	0.45～45.22	DN800	180.86～18086.40
DN50	0.71～70.65	DN900	228.91～22890.60
DN65	1.19～119.40	DN1000	282.60～28260.00
DN80	1.81～180.86	DN1200	406.94～40694.40
DN100	2.83～282.60	DN1600	723.46～72345.60
DN200	11.30～1130.40	DN1800	915.62～91562.40
DN250	17.66～1766.25	DN2000	1130.40～113040.00
DN300	25.43～2543.40	DN2200	1367.78～136778.40
DN350	34.62～3461.85	DN2400	1627.78～162777.60
DN400	45.22～4521.60	DN2600	1910.38～191037.60
DN450	57.23～5722.65

3、襯里的選擇

表3

襯里材料	主要性能	高介質(zhì)溫度		適用范圍
襯里材料	主要性能	一體型	分離型	適用范圍
聚四氟乙烯（F4）	1、是化學(xué)生能穩(wěn)定的一種塑料，能耐沸騰地鹽酸、硫酸、硝酸和王水，也能耐濃堿和各種有溶劑。不耐三氟化、高溫三氟化、高速液氟、液氧、臭氧的腐蝕。 2、耐磨性能不如聚氨酯橡膠。 3、抗負(fù)壓能力不如聚**丁橡膠。	70℃	100℃ 150℃（需特殊訂貨）	1、濃酸、堿等腐蝕性介質(zhì) 2、衛(wèi)生類介質(zhì)
聚全氟乙丙類烯（F46）		70℃	同上
聚氟合乙烯（Fs）	適用溫度上限較聚四氟乙烯低，但成本也較低。	70℃	80℃
聚**丁橡膠	1、有*的彈性，高度的扯斷力，耐磨性能好。 2、耐一般低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)腐蝕，不耐氧化性介質(zhì)的腐蝕。		80℃ 120℃（需特殊訂貨）	水、污水、弱磨損性的泥漿礦漿
聚氨酯橡膠	1、耐磨性能* 2、耐腐蝕性能較差		80℃	中性強(qiáng)磨損的礦漿、煤

4、電極材質(zhì)的選擇

表4

電極材料	耐蝕及耐磨性能
不銹鋼 0CR18NI12MO2TI	用于工業(yè)用水、生活用水、污水等具有弱腐蝕性的介質(zhì),適用于石油、化工、鋼鐵等工業(yè)部門及市政、環(huán)保等領(lǐng)域。
哈氏合金B(yǎng)	對沸點(diǎn)以下的一切濃度的鹽酸有良好的耐蝕性,也耐硫酸、磷酸、、有機(jī)酸等非*化性酸、堿，非氧化性鹽液的腐蝕。
哈氏合金C	能耐非氧化性酸，如硝酸、混酸、或鉻酸與硫酸的混合介質(zhì)的腐蝕,也耐氧化性鹽類如Fe+++、Cu++下或含其他****的腐蝕，如高于常溫的次酸鹽液、海水的腐蝕。
鈦	能耐海水、各種化物和次酸鹽、氧化性酸（包括發(fā)煙硫酸）、有機(jī)酸、堿的腐蝕。不耐較純的還原性酸（如硫酸、鹽酸）的腐蝕,但如酸中含有******（如硝酸、Fe+++、Cu++）時，則腐蝕大為降低。
鉭	具有優(yōu)良的耐蝕性,和玻璃很相似。除了*、發(fā)煙硫酸、堿外,幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)（包括沸點(diǎn)的鹽酸、硝酸和150℃的硫酸）的腐蝕。在堿中不耐蝕。
鉑/銥合金	幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)，但不適用于王水和銨鹽。
不銹鋼涂覆碳化鎢	用于無腐蝕性，強(qiáng)磨損性的介質(zhì)。
注：由于介質(zhì)種類繁多，其腐蝕性又受溫度、濃度、流速等復(fù)雜因素影響而變化，故本表僅供參考，用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況自己做出選擇，必要時應(yīng)傾向擬選材料的耐腐試驗(yàn)，如掛片試驗(yàn)。

產(chǎn)品選型

XY-LDE-	電磁流量計
口徑（mm）	代號	口徑（mm）	流量范圍（/h）	代號	口徑（mm）	流量范圍（/h）
	D10	10	0.06～2.3	D150	150	15～510
	D15	15	0.15～5.1	D200	200	27～904
	D25	25	0.4～14	D250	250	42～1416
	D32	32	0.7～23	D300	300	61～2040
	D40	40	1～36	D350	350	83～2776
	D50	50	1.7～57	D400	400	109～3624
	D80	80	4～145	D500	500	170～5664
	D100	100	7～226	D600	600	245～8152
介質(zhì)溫度	T0	0～80℃
	T1	0～120℃
	T2	0～180℃
襯里材料	F0	聚氨脂≤80℃中性礦漿、泥漿、煤漿
	F1	耐磨橡膠≤60℃一般酸、堿、鹽介質(zhì)
	F2	聚四氟乙烯≤180℃濃度較大酸、堿、鹽介質(zhì)
	F3	改性聚氨脂≤120℃中性漿液
電極材料	K1	316L
	K2	哈氏
	K3	鈦材/鉭材
	K4	碳化物（耐磨）
工作壓力	P1	2.5MPa 全系列口徑
	P2	6.4MPa 口徑≤150
	P3	16MPa 口徑≤150
	P4	25MPa 口徑≤150
	P5	35MPa 口徑≤150
連接方式	C0	法蘭式
	C1	法蘭夾裝式
轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)	E1	一體式智能表頭
	E2	分體式智能表頭，注：信號線長度應(yīng)注明
供電電壓	H0	220VAC
	H1	24VDC
輸出類型	G1	4～20mA
	G2	1～5V
	G3	Rs485
防爆類型	N	普通型
	D	隔爆型（供電應(yīng)選24VDC）
↓
XY-LDE － D25 T0 K1 P1 C0 E1 H1 G1 D 型號舉例

產(chǎn)品選型

1、DN15～DN150一體型和傳感外形圖

外形尺寸和重量表6

公稱通徑 DN	L	W	H	參考重量kg
公稱通徑 DN	L	W	H	一體型	傳感器
15	200	140	174	10	7
20	200	140	174	12	9
25	200	140	174	14	11
40	200	176	210	16	13
50	200	176	210	17	14
65	200	214	250	25	22
80	200	214	250	29	26
100	250	230	312	31	28
150	300	230	370	41	38

法蘭尺寸（標(biāo)準(zhǔn):GB/T9119）表7

公稱通徑 DN	壓力1.6MPa					壓力4.0MPa
公稱通徑 DN	D	d1	d0	n	b	D	d1	d0	n	b
15	95	65	14	4	16	95	65	14	4	16
20	105	75	14	4	18	105	75	14	4	18
25	110	85	14	4	18	110	85	14	4	18
40	150	110	18	4	20	150	110	18	4	20
50	165	125	18	4	20	165	125	18	4	20
65	185	145	18	4	20	185	145	18	8	22
80	200	160	18	8	22	200	160	18	8	22
100	220	180	18	8	22	235	190	22	8	26
150	285	240	22	8	24	300	250	26	8	28

2、DN200～DN600一體型和傳感外形圖

外形尺寸和重量表8

公稱通徑 DN	L	H φ～	參考重量㎏
200	350	310	45
250	450	358	50
300	500	410	60
350	550	465	145
400	600	515	180
450	600	564	215
500	600	614	245
600	600	722	335

法蘭尺寸（標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9119）

表9

公稱通徑 DN	壓力1.6MPa					壓力4.0MPa
公稱通徑 DN	D	d1	d0	n	b	D	d1	d0	n	b
200	340	295	22	12	26	340	295	22	8	24
250	405	355	26	12	28	395	350	22	12	26
300	460	410	26	12	32	445	400	22	12	28
350	520	470	26	16	35	550	460	22	16	30
400	580	525	30	16	38	565	515	26	16	32
450	640	585	30	20	42	615	565	26	20	35
500	715	650	33	20	46	670	620	26	20	38
600	840	770	36	20	52	780	725	30	20	42

3、 DN700～DN2600傳感器外形圖

法蘭尺寸（標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9119）表10

公稱通徑 DN	壓力 MPa	D	d1	d0	n	b
700		895	840	30	24	30
800		1015	950	33	24	32
900		1115	1050	33	28	34
1000		1230	1160	36	28	34
700		860	810	26	24	26
800		975	920	30	24	26
900		1075	1020	30	24	26
1000		1175	1120	30	28	26
1200		1405	1340	33	32	28
1400		1630	1560	36	36	32
1600		1830	1760	36	40	34
1800		2045	1970	39	44	36
2000		2265	2180	42	48	38
2200		2475	2390	42	52	42
2400		2685	2600	42	56	44
2600		2905	2810	48	60	46

外形尺寸和重量表11

公稱通徑 DN	L	H φ～	參考重量㎏	公稱通徑 DN	L	H φ～	參考重量㎏
700	700	836	435	1600	1600	1736	1555
800	800	936	545	1800	1800	1960	2085
900	900	1036	655	2000	2000	2160	2610
1000	1000	1136	810	2200	2200	2364	3210
1200	1200	1336	875	2400	2400	2564	3910
1400	1400	1536	1235	2600	2600	2764	4510

4、分離型轉(zhuǎn)換器外形圖

產(chǎn)安裝與使用

    1、對外部環(huán)境的要求
    a、流量計應(yīng)避免安裝在溫度變化很大或受到設(shè)備高溫輻射的場所，若必須安裝時，須有隔熱、通風(fēng)的措施。
    b、流量計安裝在室內(nèi),若必須安裝于室外,應(yīng)避免雨水淋澆,積水受淹及太陽曝曬，須有防潮和防曬措施。
    c、流量計應(yīng)避免安裝在含有腐蝕性氣體的環(huán)境中，必須安裝時，須有通風(fēng)措施。
    d、為了安裝、維護(hù)、保養(yǎng)、方便，在流量計周圍需有充實(shí)的安裝空間。
    e、流量計安裝場所應(yīng)避免有強(qiáng)磁場及強(qiáng)振動源，如管道振動大，在流量計兩邊應(yīng)有固定管道的支座。
    2、對直管段的要求
為了改善渦流與流場畸變的影響，流量計安裝的前、后直管段長度有一定要求，否則會影響測量精度（也可安裝整流器，盡量避免在靠近調(diào)節(jié)閥和半開閥門之后安裝）。

管道安裝類型	安裝示意圖	標(biāo)準(zhǔn)管道式
管道安裝類型	安裝示意圖	前直管道L	后直管道S
水平管	圖a	5D	3D
彎管	圖b	10D	5D
擴(kuò)口管	圖c	10D	5D
閥門下游	圖d	10D	5D
收縮管	圖e	5D	2D
汞下游	圖f	15D	5D
混合液	圖g	30D	3D

    3、對工藝管的要求
    流量計對安裝點(diǎn)的上、下游工藝管有一定的要求，否則影響測量精度。
    a、上、下游工藝管的內(nèi)徑與傳感器的內(nèi)徑相同，并應(yīng)滿足：0.98DN≤D≤1.05DN （式中DN：傳感器內(nèi)徑，D：工藝管內(nèi)徑）
    b、工藝管與傳感器必須同心，同軸偏差應(yīng)不大于0.05DN
    4、旁通管的要求
    為了方便檢修流量計，為流量計安裝旁通管，另外，對重污染流體及流量計需清洗而流體不能停止的，必須安裝旁通管。

    a、方便流量計的檢修
    b、對重污染流體必須安裝
    c、流體不能停止而流量計需清洗
    5、流量計在管線上的安裝要求

6、傳感器的接地
為了使儀表可靠的工作，提高測量精度，不受外界寄生電勢的干擾，傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地線，接地電阻<10Ω。在連接傳感器的管道內(nèi)若涂有絕緣層或是非金屬管道時，傳感器兩側(cè)還應(yīng)加裝接地環(huán)。
a、在金屬管道上的接地方式：金屬管道內(nèi)避沒有絕緣層，按下圖接地。

b、在塑料管道上或有絕緣層、油漆管道上的接地方式：傳感器上的兩端面應(yīng)加裝接地環(huán)，使管內(nèi)流動的被測介質(zhì)與大地短接，具有零電位。否則，電磁流量計無法正常工作。（見下圖）

    7、傳感器在陰極保護(hù)管道上的安裝
    防護(hù)電解腐蝕的管道通常在其內(nèi)壁和外壁是絕緣的，因此被介質(zhì)沒有接地電位。所以，傳感器必須使用接地環(huán)。具有陰極防腐蝕保護(hù)的管道，傳感器與兩側(cè)連接管道之間常是絕緣的，所以介質(zhì)對地是不導(dǎo)通的，安裝時要注意下列各點(diǎn)：
    a、接地環(huán)要裝在傳感器的兩端面上，他們必須與工藝管道的法蘭絕緣，通過接地線2與傳感器相連，接地環(huán)的材質(zhì)應(yīng)能耐介質(zhì)的腐蝕，制造廠通常提供的標(biāo)準(zhǔn)材料是不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）
    b、儀表兩側(cè)工藝管的法蘭應(yīng)該用截面積為4mm2的銅導(dǎo)線繞過傳感器相連,使陰極保護(hù)電位與傳感器之間隔離。必須要注意，不要連接到傳感器上去。
    c、法蘭連接螺栓必須與工藝管道的法蘭絕緣，用戶必須自備絕緣材料制造的襯套和墊圈。詳見下圖示意。

8、電磁流量計的搬運(yùn)

    9、流量計安裝時注意事項(xiàng)
    a、安裝尺寸一定要計算準(zhǔn)確，否則容易泄露或安裝不上。
    b、流體流向必須與傳感器表面上的流向箭頭保持*。
    c、流量計的電極軸線必須近似水平，否則影響測量精度。
    d、傳感器兩邊的法蘭必須保持平行否則容易泄露。
    e、為了避免在安裝后形成旋渦流動，應(yīng)保證工藝配管、密封件、流量計同軸連接不能錯開。
    f、安裝流量計時，嚴(yán)禁在緊靠流量計法蘭處電焊施工，以免燒傷流量計襯里。
    g、對不同性質(zhì)的工藝管道，應(yīng)采用相應(yīng)的接地方式（見傳感器接地）。
    h、對于腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)垂直安裝，被測介質(zhì)自下往上流動，這樣可以避免固體顆粒在流量計管道中沉積,使襯里腐蝕均勻，延長使用壽命。
    i、對于測量管口徑大于200mm，為了方便，可采用伸縮頭

接線指南

1、方表端子接線與標(biāo)示（分體型）

2、方表信號線的處理與標(biāo)示

3、圓表端子接線與標(biāo)示（一體型）

    圓表各接線端子標(biāo)示含義如下：
     I+：流量電流輸出 COM：報警輸出地
    COM：電流輸出地 FUSE：輸入電源保險絲
     P+：雙向流量頻率（脈沖）輸出 T1+：通訊輸入
    COM：頻率（脈沖）輸出地 T2-：通訊輸入
     Al：下限報警輸出 L1：220V（24V）電源輸入
     Ah：上限報警輸出 L2：220V（/24V）電源輸入
    4、圓表信號線的處理與標(biāo)示