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供水管网电磁流量计

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产品名称: 供水管网电磁流量计
产品型号:
产品厂商: 华陆
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简单介绍
    

供水管网电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律,在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法 拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场,当有导电介质流过时,则会产生感应电压,管道内部的两个电极测量产生的感应电压,测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。

供水管网电磁流量计 的详细介绍

供水管网电磁流量计

电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律,在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法 拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场,当有导电介质流过时,则会产生感应电压,管道内部的两个电极测量产生的感应电压,测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。

                         

应用行业:

适用于测量封闭管道中导电液体和浆液的体积流量,如洁净水、污水、各种酸碱盐溶液,泥浆、矿浆、纸浆以及食品方面的液体等,广泛应用于冶金、造纸、水处理、化工、轻工、纺织、电力和采矿等行业。

结构:

主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。

              

磁路系统:

其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永磁铁来实现,其优点是结构比较简单,受交流磁场的干扰较小,但它易使通过测量导管内的电解质液体极化,使正电极被负离子包围,负电极被正离子包围,即电极的极化现象,并导致两电极之产蝗内阻增大,因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时,永磁铁相应也很大,笨重且不经济,所以一般采用交变磁场,且是50HZ工频电源激励产生的。

测量导管:

其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。

电极:其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。
外壳:应用铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外磁场的干扰。
衬里:在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
转换器:由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。
主要特点:
 · 极强的抗腐蚀能力,几乎可测任何导电液体
 · 测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响
 · 抗干扰力强,几乎不受外界干扰
 · 仪表内部无任何阻流部件,无压损,属于节能型仪表
 · 直管段要求低,可在线标定
 · 具有自检和自诊断功能,方便检修
 · 在现场可根据用户实际需要在线修改量程 
技术参数:

仪表型号

HLLDG型(执行标准:JB/T9248-1999

精度等级

0.5

介质电导率

5μs/cm

可测*低流速

0.1/

可测*高流速

15/

量程比

1:20,可按客户要求订制

显示器

标配

信号输出

脉冲/4-20mA(负载电阻0-750Ω

供电电源

220VAC,允差15%+24VDC,纹波5%

通讯接口

可选RS485

通讯协议

MODBUSHARTProfibus

测量管体(衬里)材质

氯丁橡胶、聚氨酯、PTFEPFAF46等耐腐材料

测量元件(电极)材质

316L不锈钢、钛合金、哈氏合金、钽合金、铂铱合金、碳化钨等

防爆等级

Exd[ia]qIICT5

防护等级

IP65,可选IP68

整机功耗

15W

仪表通经

DN10-DN2000

安装方式

法兰安装,可选法兰夹持、螺纹连接

公称压力

1.6MPa或订制

介质温度

180

环境温度

-30-60°C

供水行业大口径电磁流量计的校验和定期检定

大口径电磁流量计的校验和定期检定一直困扰着供水行业。目前供水行业应用的流量计管径为300mm~ 1 500mm, 甚至口径更大。由于其测量的直径和流量大对标准流量计、水泵的功率以及标准容器都有更高的要求。 

随着人们对水资源认识的提高以及供水行业对经济核算的重视使得大口径流量计检定问题的解决越来越突出。在供暖系统中已逐渐地采用了大口径热能表但我国还没有大口径热能表检定的标准装置而且生产大口径热能表所要求的技术也越来越高。热能表由流量传感器、配对温度传感器和计算器个部分组成根据检定的原理热能表检定主要指对流量测量装置即流量计的检定[ 1] 。此外在大口径热能表检定时需要大口径的流量计作为标准表一般使用电磁流量计这样可以提高热能表的检定准确性。电磁流量计的测量精度高( 0. 5%0. 3% ); 测量管道内无障碍物与可动部件流体流经仪表无压损测量范围较宽满度值时在0. 5 - 15 m / s内选定*大测量口径达到3 000mm, 所以电磁流量计被公认为理想的大管径计量仪表[ 2- 4] 

                               

1流量计检定方法

流量就是单位时间内流体通过一定截面积的量这个量如用流体的体积表示就为体积流量平均流量就是在测量时间内流量的平均值。体积流量和平均流量可表示为q ( t ) = ..A V ( t) d(A ) ; ( 1) q( t) = 1 ..2 - ..1 ..2 ..1 q ( ..) d..= 1 .... ..2 ..1q ( ..) d ..( 2) 式中: A 为流体流过的截面积; V ( t)为流体通过上的微小面积( dA )的速度, ..1, ..2 为稳流时开始测量与结束测量的时间。大口径流量计的检定装置包括流体源、稳压装置、管路系统、计时器、标准容器以及换向器等附属设备。工作原理将被检流量计安装到装置上启动液体循环系统使液体流经被检流量计和标准流量计同步操作被检流量计和标准流量计比较两者的输出流量值从而确定被检流量计的计量准确度和重复性[ 5- 7] 。根据使用标准量具的不同检定方法分为容积法、质量法和标准表法[ 5- 7] 。容积法是通过标准容器测量一段时间内工作量器中的液体体积流出量。质量法是通过天平称量一段时间内容器中的液体质量从而计算出流量。

2流量计检定

计量器具在安装使用前必须进行首次强制检定这就需要进行实验室检定。在使用过程中还需要对其进行后续检定也就是在线检定以保证其测量的准确性[ 12- 17 ] 

实验室检定

实验室大口径流量计检定的标准装置采用恒水头式结构原理图如图1所示。1- 水塔; 2 - 截止阀; 3- 标准流量计( E - m ag DN1000) ; 4- DN1000管路; 5 - 大管径试验管路; 6- 被检流量计; 7- DN1000管路; 8 - 调节阀; 9- 蓄水池; 10- 水泵图1.. 大口径流量计检定标准装置示意图(标准表法)

此装置的水塔起溢流稳压作用水头高30m, 容积为1 000m3, 符合大口径仪表的检定要求*大流量为15 000m3 /h; 水池容量为2 000m3; 标准流量计采用E - magDN1 000mm 的智能电磁流量计标准直管段DN1 000 mm总长50m, 被检流量计的试验管段总长为36m, 满足电磁流量计检定时对直管段的要求装置**度为0. 15% ; 测控系统采用工控机控制用数据采集卡采集流量、压力等测量参数编写软件对被检表进行检定并对误差进行修正[ 18- 19] 。根据JJG164- 2000..液体流量标准装置检定规程..的规定标准设备和仪器的不确定度应优于被检装置的不确定度[ 11] 。因此标准流量计应具有较高的**度、可靠性良好、流量范围宽等特点比较各种流量计选择电磁流量计作为标准表。

2..2现场检定

流量计的现场工作条件与实验室校验的工作条件相差很大流量计准确度偏离无法确定[ 21] 。现场检定同样也应用标准表法进行检定选择便携式超声波流量计作为标准表便携式超声波流量计是一种外夹便携式的流量计量仪表具有精度高、重复性好、灵敏度高、安装使用方便、能在露天恶劣环境下工作等特点比较适用于大口径流量计的现场检测和校准。

3.检定结果的判定

根据JJG643- 2003..标准表法流量标准装置.. 的规定标准装置分别按定点使用和非定点使用两种情况进行计算[ 9, 12 ] 

 ( 1) 标准表用于定点测量时标准不确定度为仪表系数重复性的不确定度。其值为各流量点标准不确定度的*大值。各个检定点单次测量的类不确定度(Er ) i (E r ) i = .. ta ( ..c ) i Qi .. 100% , ( 4) 式中: ( ..c ) i 为第i个检定点的修正值属于类不确定度; Qi为第i个检定点的平均流量; ta (范围因子)为置信水平取值为0. 95; 自由度为( n - 1)分布系数, n 为各点检定次数。标准流量计在自由度为n - 1的合成不确定度E = [E 2 n + E 2r ] 1 /2, ( 5) 式中: En 为标准表的不确定度(未指明自由度); E r 为测量点标准表的*大不确定度。

 ( 2) 当标准流量计作为非定点使用时标准表不确定度为线性内差引入的不确定度其修正值计算公式为(Ec ) i = ..Qi - (Qa ) i (Qa ) i .. 100% , ( 6) 式中: (Ec ) i 为第i次检定的修正值; Qi 为第i次检定时流量计的体积流量; (Qa ) i 为第i次检定时标准表的体积流量。利用曲线拟合来修正标准表的固有不确定度此时标准表的实际流量Qp Qp = Qm ( 1- Y) , ( 7) 式中: Qm 为测量值; Y 为某一测量点所对应的修正曲线值常用三次方程表示。用*小二乘法求出标准表修正公式的类不确定度E r。这时标准表在自由度为n - 1 时的合成不确定度E = [E 2 n + E 2r ] 1 /2 

 4. 不确定度分析

 4..1.数学模型的建立

 流量计的瞬时流量与流体的流速和流过管道的截面积有关[ 21- 29] 。超声波流量计的瞬时流量数学模型公式为q= f ( r1, r2, v ) = ..( r1 - r2 ) 2 v , ( 10) 式中: q为流过超声波流量计的流量; v 为流速; r1 为管道外径(半径); r2 为管道壁厚。http://www.szyibiao.com/goodsid/fenleiyi/2641367/1.html

 4..2. 标准表不确定度

 由公式( 10)可知需要测量的信号有管道的外半径r1、壁厚r2 以及流量计的流速v, 标准表测量的不确定度也就是这3个测量信号的合成不确定度。

 ( 1)管道外径测量的不确定度u ( r1 ) 采用.. 级钢卷尺长度L = 5 m 的允许误差为..= .. ( 0. 1+ 0. 1 L ) = 0. 6mm。测量周长后转换为外径r1, 其标准差按均匀分布按标准不确定度为类分析r1 不确定度为u ( r1 ) = 0..6 2.. 3= 0..06 mm , 其可靠性高故自由度= ..

 ( 2)管道壁厚测量的不确定度u ( r2 ) 超声波测厚仪允许测量误差..= 0. 3 mm, 其标准差按均匀分布按标准不确定度为类进行分析: u11 = 0..3 / 3; 测厚仪本身的分辨率u12 = 0..5 / 3。故管道壁厚测量的合成不确定度为u( r2 ) = u211 + u212 = 0..34mm , 其可靠性高故自由度= ..

 5.现场检定需注意的事项

 ( 1)了解现场环境以及被检管线的材质、管外径、壁厚、流体以及流体温度等相关量的数值现场检定时采用精度高的测厚仪( e = .. 0. 1% )、软尺( e= .. 1mm ), 以确保测量的准确度[ 30- 32 ] 

 ( 2)标准表安装在直管段转换器装在上游直管段为10D, 下游直管段为5D 的位置提高流速[ 33- 34] 。避免上下游扰动源(泵、阀、弯头) , 必要时应考虑加装整流器。当上游存在泵、阀等设备时直管段的长度*好为30D。标准表不能安装在管内含有气体的位置气泡会使超声波信号减弱而影响到测量精度。转换器尽量采用型法安装保证声程在管径平面上提高测量精度。如果型法安装找不到信号可采用Z型法[ 35] 

 ( 3)对于直管段超声波流量计的发射器要安装在管侧面的正侧线上以避免沉淀物或气泡的影响。发射器与管道必须用声学性好的黄油或凡士林耦合剂充分耦合。流量计测量信号时采用静态调零或动态调零以消除零点漂移[ 36] 

 由于大口径流量计多数是智能电磁流量计或插入式超声波流量计仪表结构大多为法兰连接或者是插入管道只有在停流时才允许拆卸且拆装和运输送检十分麻烦另一方面流量计的现场工作条件与实验室校验的工作条件相差很大流量计准确度偏离无法确定。采用便携式超声波流量计进行大口径流量计在线测量方便了供水企业的计量工作也有效的降低了资金的消耗,在现场检定电磁流量计的误差分析及修正方面可进一步开展研究工作。

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