1、 概述
LDBE插入式电磁流量计是电磁流量计系列产品中一个品种,是用于充满封闭管道内导电液体的体积流量检测和计量的产品。本插入电磁流量传感器有四个标准长度的测量杆,能够用于DN50-DN8000管道直径的使用现场选用。
2. 产品的功能用途和适用范围
LDBE型插入式电磁流量计(简称流量计)是用来测量输送管道内各种导电液体的体积流量的仪表。
插入式电磁流量计有以下特点:
◆ 传感器内无活动部件,结构简单,工作可靠。较管道式电磁流量计的所使用成本和安装低。
◆ 插入式电磁结构可在低压或带压情况下不停水方便的安装、拆卸。因此非常适用于现有管道的流体测量和便于仪表的维护、修理。
◆ 测量精度不受被测介质的温度、压力、密度、粘度、电导率(只要电导率大于20µs/cm)等物理参数变化的影响。
◆ 传感器几乎无压力损失,能量损耗极低。
◆ 特别适于大中径管道流量测量和控制。
◆ 采用先进的低频方波励磁。零点稳定,抗干扰能力强,工作可靠。
◆ 流量测量范围大宽。被测量管道内的满量程流速可以0.5m/s至10m/s任意设定,输出信号与流量呈线性关系。
◆ 流量计不仅有0~10mA/DC或4~20mA/DC标准电流输出,同时还有1~5kHz频率以及RS232C、RS485、MODBUS等数字通讯输出。
由于流量计(传感器)具有上述一系列优点,因而,已被广泛应用于化工、化纤、冶金、化肥、造纸、给排水、污水处理等工业部门和农业灌溉水计量的导电液体流量测量和生产过程的自动控制。
3. 产品的型式和组成
插入式电磁流量计由插入式电磁流量传感器(简称传感器)和电磁流量转换器(简称转换器)构成,按传感器和转换器的安装形式插入试电磁流量计分为分体型和一体型。分体型是用导线在接线盒内将传感器与转换器联系在一起。接线盒内用密封胶将端子与电缆接头灌封绝缘,转换器远离测量现场,传感器能达到IP68的防护等级。
一体型是将转换器替代接线盒,将其安装于接线盒的固定板上,用于就地测量显示流量。
插入电磁流量传感器见图1。传感器由焊接在管道上的接头、球阀、密封套、压紧螺母、定位螺钉、方向指示杆及接线盒(对一体型为转换器)等组成。
插入式电磁流量传感器外形尺寸按插入杆长度L分:500mm、900mm、1200mm和1500mm四种规格。插入杆为不锈钢材质,外径为Ф27;流速测量头由不锈钢和新型优良的耐腐、耐磨和耐温PEEK制成,外径为Ф34mm;使用G管螺纹连接的不锈钢球阀和不锈钢密封套,可以在低压或不停水情况下拔出传感器。
4. 主要技术性能
4.1 适于测量管道通径:DN50~8000mm;
4.2 流速测量范围:0~1m/s至0~10m/s,满量程在0.5m/s~10m/s范围内连续可调。
4.3测量..度:当测量流速>1m/s时为±1.5%;流速时0.2m/s<流速≤1m/s为±3%。
4.4被测介质导电率:大于20μs/cm。
4.5工作压力:1.6MPa。
4.6电极材料:含钼不锈钢0Cr118Ni12Mo2Ti、哈式合金C-276、钛Ti等。
4.7测量管(测量头)材料:PEEK
4.8被测介质.高温度:
PEEK 120℃
4.9外壳防护等级:
分体型符合GB4208国家标准IP68的有关规定;一体型符合上述标准IP65的规定。
4.10传感器与转换器之间信号.大的传输距离100m(出厂10m,特殊要求请与厂方联系)。
4.12流量计输出信号:
直流电流: 0~10mA负载电阻为0~1kΩ;
4~20mA负载电阻为0~500Ω;
频 率: 1~5KHz负载电阻为250~1.2kΩ;
数字通讯: RS232C、RS485、MODBUS等。
5. 工作原理及结构
5.1工作原理
传感器实际上是一种液体流速测量仪表。它是应用法拉第感应定律的原理制成的流速测量仪表。图2是插入型流量计基本工作原理的示意图。
用一个长杆将一个小的电磁流量传感器插入到被测量管道中规定的位置,导电流体垂直流过传感器的工作磁场时(转换器向传感器提供励磁电流时,在励磁线圈构成的励磁系统中便产生工作磁场),相当于导体在磁场中作切割磁力线运动。根据法拉第感应定律可知,在导体的两端产生感应电动势。此感应电动势由接触流体的一对电极来检测。电动势的大小与磁感应强度B、两极间距离L和流体的平均流速呈正比。即:
(V) (1)式中:k——常数;
e——感应电动势,V;
B——磁场强度,T;
L——两电极间距离,m;
v——流速传感器测得的流速(亦即代表被测管道规定插入点的质点流速),m/s。
插入式电磁流量传感器测量点的流速由(2 (2)
流过被测管道的流量由(3)求得:
(3)
——由测量点流速换算为管道平均流速的系数。
A——圆管道截面积,m²;,D—管道内径,m。
除经过实流标定并配有管道出厂的插入电磁流量计外,为求得管道的平均流速,需要知道测量流速点的插入深度。可以用两种流速测量点的方法来计算管道平均流速:一是插入到被测管道的中心轴线上得到.大流速;二是插入到管道内壁约为管道0.125D处(D为管道直径)得到管道平均流速。建议小于DN400的管道可插到被测管道的中心轴线上,此时传感器测量的点流速为管道的.大流速。大于DN400的管道可以中心轴,也可以插入距管壁0.125D处直接得到管道的平均流速。管道的平均流速应由测量点的流速乘以系数计算得到。当插到平均流速点(距管壁0.125D处)位置,。插到光滑管道的中心轴的由(4)式求得;(4)
式中:n是雷诺数指数,可查表或用下式求得,,
——管道流体的雷诺数,。——流体运动粘度系数,m2/s,查表可以求得。
插到粗糙管道中心轴的可由(5)求得:
(5)
式中,——..粗糙度,管道内壁突出物的平均高度,m。
把被测管道的截面积A计算出来,由测得的点流速和系数,就可以计算出流量。
5.2 结构
传感器结构如图3所示,主要由测量头(或测量管)、插入杆、接线盒、安装底座、密封定位机构等组成。
流速测量头:流速测量头处于管道被测流速点位置处,用来检测该点的流速。流速测量头(或测量杆端头)由绝缘材料制成,在其上装有一对电极。
插入杆:由不锈钢材料制成。流速测量头固定在插入杆上。励磁引线和电极引线通过插入杆与被测介质密封并连接到接线盒(或转换器)中。插入杆上焊有方向指示标记,用以在安装时保证工作磁场、流速和电极连线三者互相垂直,符合法拉第感应定律的要求。
接线盒:接线盒位于传感器上部,接线盒内接线端子起传感器和转换器相互连接作用。
接头:是焊接在被测管道上,用来与球阀连接、插入流量计传感器。由制造厂配套出厂,安装时可以从球阀上卸下来在被测管道上焊接,然后再用聚四氟乙烯胶带缠绕密封装入球阀。
密封套:由不锈钢材料制成的密封套、压帽、橡胶O型圈和定位螺钉等组成插入电磁流量传感器的密封系统。通过球阀的开和闭插拔插入杆,让传感器插在密封套内有一定活动空间,可以在低压或带压情况下安装或拆卸流量传感器。
6安装和使用
6.1安装
6.1.1安装环境的选择
① 应尽量远离具有强场的设备,如大电机、大变压器等。
② 安装场所不应有强烈的震动,管道固定牢靠,环境温度应变化不大,太阳不直晒的地方。
③ 安装环境应便于安装和维护。
6.1.2安装位置的选择
① 安装位置必须保证管道内始终充满被测流体。
② 选择流体流动脉动小的地方,即应远离泵和阀门、弯头等局部阻力件。
③ 测量双相(固、液或气、液)流体时,应选择不易引起相分离的地方。
④ 应避免测量部位出现负压。
⑤ 被测管道的直径或周长容易测量,并且椭圆度应较小。
6.1.3直管段长度
为保证管道内流速分布以中心轴为对称的充分发展,插入电磁传感器上游直管段长度应符合下表所附国际标准ISO7145的规定,下游直管段长度应不小于5D(D为管道直径)。
ISO 7145规定附表
仪表上游阻流件形式 |
.小上游直管段长度(D) |
|
在平均流速点安装情况 |
在管道中心轴安装情况 |
|
90°弯头或T型三通 |
50 |
25 |
一个平面的90°弯头 |
50 |
25 |
不是同一平面的90°弯头 |
80 |
50 |
锥角18°至36°的缩径管 |
30 |
10 |
锥角14°至28°的扩大管 |
55 |
25 |
全开蝶阀 |
45 |
25 |
全开球阀和闸阀 |
30 |
15 |
6.1.4流量控制阀门和调节阀门
流量控制阀门应安装在传感器上游侧的被测管道上,流量调节阀门应安装在传感器下游侧。测量时,通常流量控制阀门应处于全开状态。
6.1.5安装接头的焊接
焊接的技术要求如下:
① 安装管子轴线与被测管道的轴线相互垂直,应注意接头管子与测量管道内壁平齐。
②采用不锈钢焊条平焊。焊缝牢固,能承受1.6MPa压力无渗漏现象。
6.2传感器安装
6.2.1安装前传感器的检查
A.安装前用酒精棉球或清洁的细纱布轻轻地,仔细地擦除传感器测量头部两极表面的油脂、灰尘等赃污物质。不得用坚硬的东西损伤电极表面和绝缘材料。
B.安装前用万用电表检查传感器,符合以下技术指标:
① 励磁线圈阻值检查:用万用电表测接线盒内“EX1、EX2”端子之间的电阻值约为60欧姆左右。如所测阻值为无穷大,则线圈断路;如阻值为零,则线圈短路。
② 测量头端面的电极与对应接线端子之间应为0欧姆。
③ 接线端子中的SIG GND应与不锈钢插入杆良好电连接,为0欧姆。
④ 绝缘电阻检查:励磁线圈、信号端子与插入杆之间电阻为无穷大。接地端子”SIG GND”对插入杆电阻为零。
用万用电表测量接线端子“SIG 1”、”SIG 2”对“SIG GND”和“EX+、EX-”对“SIG GND”之间电阻为无穷大。端子“SIG 1”、”SIG 2”对端子“EX1”和“EX2”之间电阻为无穷大。
如出现测量与上述不一致时,请与本厂联系。
6.3被测管道内径的测量
经测量或计算的被测管道内径数据,设置到电磁流量转换器数据表中。
6.3.1在可以测量管道内径时,可应用游标卡尺或钢卷尺,至少在管道内四个互相之间大致相等角度的直径上进行侧量。如果相邻两个直径之差大于0.3%,则测量数目应加倍,然后取所测直径的算术平均值作为管道直径。
6.3.2当不能直接测量管道内径时,可以通过测量管道周长和壁厚来计算内径
(6)
式中:D——被测管道内径,米;L——管道外周长,米;l——周长修正值,米;e——管道壁厚,米。
使用此法管外表面应仔细除去粗糙部分,若有任何如焊缝这种的高点,应从周长测值中减去各高点由下式计算的修正值:
(7)式中:——高点高度;D——管道内径。
6.4传感器的安装
6.4.1清理被测管安装底座的焊渣和毛刺。
6.4.2关掉上游流量控制阀门或采用低压供水。
6.4.3按图3所示零部件顺序,将G1 1/2球阀安装到所焊被测管道上的接头上(用聚四氟乙烯胶带缠绕接头外螺纹密封)。再将密封套外螺纹端缠绕聚四氟乙烯带安装到球阀另一端。接下来将配套的标准橡胶O型圈和压帽套入传感器插入杆。此时打开球阀,松开压帽上定位螺钉。再通过密封套、球阀经接头将传感器插入杆插入到被测管道内。.后将橡胶O型圈和压帽压入密封套内。测量测量插入杆从接线盒底部到被测管道外壁尺寸H,应符合插入深度需要,并注意传感器方向杆应与管道流向一致,关闭球阀,把压帽旋紧并固定定位螺钉,完成整个安装。
图1表示的插入深度A,是按被测量管道内径的0.5倍和0.125倍计算的。
6.4.4 插入高度计算为方便测量,这里用插入高度H。插入高度H是指从传感器接线盒底面到管道与接头相接的位置高度。可用下式可以计算(mm)
这里,A上述插入深度,mm;L为传感器规格(L=500mm、900mm、1200mm、1500mm);B被测管道壁厚,mm。
用游标卡尺或钢卷尺测量从传感器接线盒底面到管道与接头相接的位置高度H应符合计算值。
6.5电缆的敷设和接线
电缆的敷设分明数和暗数两种。采用哪种数设要视现场具体情况而定。
图4为传感器和转换器之间的电气接线图。由图可知,传感器和转换器之间有两根电缆。一根是转换器向传感器提供励磁电流的励磁线,一根是传感器向转换器输出电动势的信号线。
电缆的敷设和接线必须注意以下几点:
① 信号电缆不应于外界大电流动力电缆近距离平行敷设。信号电缆一般应通过穿线钢管与外界电缆电气屏蔽。穿线钢管应与大地线连接。
② 明敷设时,信号电缆、励磁电缆与动力电缆应有1米以上的距离(对高压电网应有20米以上的距离)。信号电缆与励磁电缆也应保持一定距离。穿钢管敷设时,励磁电缆也应分别穿管。
③ 传感器与转换器的.长距离一般为100米,特殊情况需要延长电缆时,应与本厂联系。本厂出厂所配信号电缆和励磁电缆型号为RVVP型双芯聚氯乙烯绝缘屏蔽护套电缆,规格为2×32/0.2外径Ф8mm,长度为10米。如特殊要求,请在订货时向本厂注明。
④ 本厂不负责转换器供电电源线和输出电流与频率电缆线。由于这两种电缆要求的负载电流仅仅几十到几百个毫安,而且传输距离与现场到控制室距离有关,所以用户可根据实际需要自行准备电源和输出信号电缆。
⑤ 按图4所示转换器和传感器端子标示符一一对应接线。
6.6接地
传感器产生的流量信号非常微弱,通常为微伏或毫伏级。因此,为防止外界电干扰的影响,用好流量计的一个重要因素就是良好接地。
传感器接地要求主要是被测介质接地。传感器和转换器的接地端(端子“SIG GND”和流量信号电缆的金属屏蔽网相连接,并通过插人杆与被测介质连接。当被测管道是非金属管道或内壁锈蚀严重时,为了保证良好的接地,可在安装流量计附近单独设置接地,将传感器接地端子直接与大地连接。此时要求接地应电阻小于10Ω。
6.7使用前的准备工作
① 安装接线后,正式使用前应再次检查安装、接线是否正确。
② 将传感器上游流量控制阀门打开,再打开下游流量调节阀门,使流体排放数分钟后,让含在流体 中的气体随之排放。关闭下游流量调节阀门和上游流量控制阀门,让管道内充满流体,但不流动。
③ 用万用电表检查传感器以下技术指标:
A励磁端子“EXT+”、“EXT-”与接地端子“SIG GND”之间电阻为无穷大。
B接地端子“SIG GND”与插入杆之间的电阻为零欧姆。
④ 检查所提供的电源电压和频率应符合转换器安装使用说明书的规定,接通转换器电源。
6.8调整与使用
① 如果被测管道流量大小已知,可根据被测管道内流量大小和转换器安装使用说明书量程设定方法,设定好流量量程。
② 准备工作完成后,先全开传感器上游流量控制阀门,再缓缓的开启下游流量调节阀门,观察转换器显示流量应由小到大变化。如果显示为负值,应断电源将信号线“SIG 1”和“SIG 2”互换。
③ 如果传感器安装在露天或埋在地下,接好接线盒端子线后,可用环氧密封胶将其密封。
④ 打开流量控制阀门和流量调节阀门,使流体排放数分钟后,让含有流体中的气体随之排除。然后按顺序关闭调节阀门和控制阀门,让管道内充满流体且不流动。按转换器安装使用说明书所述的方法进行仪表调零至出厂校验单所标明的零点,完成仪表调零。
⑤ 先打开上游流量控制阀门,然后再缓缓开启下游流量调节阀门,显示流量满足要求后即可投入运行。
7. 维护、修理和常见故障排除
7.1 维护
传感器一般不需要维护。但对于被测介质容易使电极和测量头(测量管)表面或内壁粘附结垢的情形,必须进行定期清洗。清洗周期视粘附结垢速度而定。在清洗电极和测量头(测量管)时,一定要注意勿使绝缘材料和电极损伤。
7.2 修理
传感器如有故障,可根据本说明书第6.7条和第6.2.1条所述的检查方法来确定传感器励磁系统的测量系统是否正常。如有故障,应与本厂联系,一般用户不可自己进行修理。
传感器拆卸时应注意关闭球阀。
7.3常见故障排除见表。
故障现象 |
产生原因 |
排除方法 |
转换器流量为负值 |
1. 传感器方向指示插与流体流向相反 2. 传感器接线盒内”EXT+”与”EXT-”或者”SIG 1”与”SIG 2”有反接之处 |
1. 旋转传感器方向180° 2. 转换器重新接线,对调SIG1和SIG2的接线 |
转换器输出超差 |
1. 流体未充满管道 2. 设置错误 3. 零点偏移 |
1. 关小调节阀 2. 重新设置 3. 调整零点 |
输出信号波动过大 |
1. 传感器电极处有气体存在,造成电极与介质接触不良 2. 电极上有沉积物 3. 管道内有气体 4. 仪表安装上游有阻流件,直管段长度不够 5. 电极有污染和附着 6. 传感器绝缘变化 |
1. 排除管道内气体 2. 清洗电极 3. 上游排气 4. 另选位置或加装流速整直器 5. 清洗电极 6. 更换传感器 |
输出信号逐渐漂向零值 |
1. 传感器进水 2. 电极被覆盖 |
1. 更换传感器 2. 清洗电极 |
8开箱与产品成套性
用户开箱时请按装箱单核对传感器的型号,检查传感器有无缺陷和损伤,传感器的成套性包括:
1. MBMAGC型插入式电磁流量传感器 1台
2. MBMAGC型智能插入式电磁流量转换器 1台
3. 信号电缆RVVP型双芯聚氯乙烯绝缘屏蔽 2×10米
4. 球阀(G1 1/2,PN1.6Ma) 1只
5. 接头(装在球阀上)
6. 符合GB3452国家标准d2=33.5 橡胶O型圈 2只
7. 随机文件
MB-MGGC型插入式电磁流量计安装使用说明书 1份
产品合格证 1份
产品装箱单 1份
9订货须知
9.1 订货时请写明被测介质名称、工作压力、介质温度、流量(流速)范围、管道通径和被测管网情况等。
9.2 如安装现场需要电缆较长时,请在订货中注明。
10保用期内供需双方应负责任
1. 产品应存放在仓库在干燥、通风、无腐蚀性气体的地方,环境温度在0-40℃范围及相对湿度小于85%。
2. 本厂对产品实行三包,保用期为一年(从出厂之日算起)。在保用期内,用户遵守产品使用、保管和运输规定的条件下,产品如有质量问题,本厂负责免费修理或更换。