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電磁流量計(jì)在制氧機(jī)組供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布:2023-07-24 11:01:40人氣:1941
公司制氧機(jī)組冷卻供水系統(tǒng)距離控制室較遠(yuǎn),均為無(wú)人值守。由于原檢測(cè)裝置的缺陷,數(shù)據(jù)顯示不能正確地反映蓄水池的供水量,因而不能監(jiān)視蓄水池水滿溢和缺水的情況,全靠工人巡回檢查。常常出現(xiàn)低水位和水滿溢的情況,不能及時(shí)補(bǔ)水或斷水,對(duì)生產(chǎn)不利,同時(shí)也造成了水資源的浪費(fèi)。我們?cè)诠┧?jì)量檢測(cè)過(guò)程中,采用電磁流量計(jì)對(duì)原孔板、差壓測(cè)量系統(tǒng)裝置進(jìn)行了改造,克服了原孔板流量計(jì)的缺陷,解決了孔板測(cè)量范圍度小的難題,以及差壓傳感器正、負(fù)引壓管內(nèi)容易聚集氣泡所造成的計(jì)量誤差問(wèn)題。同時(shí)將流量信號(hào)接到PKS系統(tǒng)上,為計(jì)量管理部門和操作工提供了準(zhǔn)確的計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和正確的操作依據(jù),解決了原裝置測(cè)量數(shù)據(jù)長(zhǎng)期計(jì)量不準(zhǔn)的難題,也避免了水資源的浪費(fèi)。
 
1.基本原理
電磁流量計(jì)的基本原理是以法拉第電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ),即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí),在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該原理用于測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)的導(dǎo)電性流體。導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng),并且流體流動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向相垂直(見(jiàn)圖1),產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì),流體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)被位于管子徑向兩端的一對(duì)電極拾取,該信號(hào)電壓UE與磁場(chǎng)強(qiáng)度B、電極間距離D和平均流速υ成正比。磁場(chǎng)強(qiáng)度B和電極距離D是常數(shù),所以信號(hào)電壓與平均流速成正比。計(jì)算公式如下:
根據(jù)體積流量的計(jì)算公式表明,信號(hào)電壓UE與平均流速υ成線形正比。只要測(cè)得液體的流速,就可測(cè)得液體的流量,即:
qv=(D2²•π/4)•υ
在信號(hào)轉(zhuǎn)換器中該感應(yīng)信號(hào)電壓被變換成可編程的模擬和數(shù)字輸出信號(hào)送出。
 
2.特點(diǎn)及應(yīng)用
(1)由于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)部無(wú)可動(dòng)元件和阻流體,幾乎沒(méi)有壓力損失,所以反應(yīng)十分靈敏。
(2)測(cè)量導(dǎo)涂層或襯里可解決腐蝕性介質(zhì)流量的測(cè)量,檢測(cè)過(guò)程中不受被測(cè)量介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度以及流動(dòng)狀態(tài)等變化的影響,沒(méi)有測(cè)量滯后現(xiàn)象。
(3)測(cè)量范圍寬,zui高可達(dá)100:1,一般為10:1,流速一般可達(dá)1~6m³/s。測(cè)量管徑范圍可從2mm到2400mm。
(4)測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流量成線性關(guān)系,流體的體積流量與介質(zhì)的物性(如溫度、壓力、密度、粘度等)流動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
電磁流量計(jì)也有其局限性不足之處,就是使用溫度和壓力不能太高,溫度一般不超過(guò)120℃,壓力一般不要超過(guò)1.6MPa。應(yīng)用范圍有限,不能用來(lái)測(cè)量氣體等非導(dǎo)電流體的流量。由于電磁流量計(jì)用于導(dǎo)電液體的流量測(cè)量有其優(yōu)越性,且線性好,穩(wěn)定、可靠,電信號(hào)適宜于遠(yuǎn)距離傳輸,且安裝維護(hù)方便,前景廣闊。
 
3.設(shè)計(jì)選型及安裝
3.1設(shè)計(jì)選型
原計(jì)量檢測(cè)為節(jié)流式孔板、差壓檢測(cè)裝置,我們對(duì)其計(jì)量數(shù)據(jù)檢測(cè)不準(zhǔn)的情況進(jìn)行了分析,主要有兩個(gè)方面的因素造成,一是孔板的測(cè)量范圍度不夠??装逶O(shè)計(jì)常用流量為15~20m³/h,實(shí)際使用中zui小流量為7m³/h,zui大流量50m³/h,在小流量和大流量時(shí)都會(huì)出現(xiàn)較大誤差;二是流體有氣泡。供水系統(tǒng)的供水管道為DN100mm,zui大流量可以達(dá)到240m³/h,出水口為敞放式排水,常常處于非滿管狀態(tài),以及由于供水設(shè)備或管道安裝等方面的因素,存在不正常節(jié)流的現(xiàn)象,常常有氣泡聚集在傳感器的正、負(fù)壓室內(nèi),造成測(cè)量數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏差。
根據(jù)機(jī)組供水系統(tǒng)的情況和測(cè)量裝置的可適用性、可靠性以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等情況,我們選擇了一體型電磁流量計(jì)對(duì)原測(cè)量裝置進(jìn)行換型改造。電磁流量計(jì)的測(cè)量范圍寬,響應(yīng)快,不受溫度、壓力變化的影響,安裝方便,可滿足供水系統(tǒng)檢測(cè)計(jì)量的需要。
根據(jù)工藝方面提出的參數(shù),供水量的常用流量在12~15m³/h之間,zui小水流量7m³/h,zui大水流量可達(dá)50m³/h,水壓力在0.2~0.3MPa之間(閥前壓力),水溫度為常溫。在設(shè)計(jì)時(shí),電磁流量計(jì)的管道口徑選擇了DN50mm 管道,zui大流量為60m³/h這樣既節(jié)約了成本,又滿足了日常供水計(jì)量的需要。
3.2安裝
電磁流量計(jì)的正確安裝對(duì)其正常運(yùn)行極為重要,電磁流量計(jì)的安裝環(huán)境和安裝位置亦關(guān)系到計(jì)量的準(zhǔn)確,可靠。按照電磁流量計(jì)的安裝要求,安裝方向或水平或垂直、傾斜均可,不受限制。本裝置采用了水平安裝,并保證了流量計(jì)上游管道直管段大于5D(實(shí)際達(dá)12D),下游管道直管段大于3D(實(shí)際達(dá)10D)要求。
傳感器安裝處應(yīng)具有一定背壓,否則傳感器出口直接排空易造成測(cè)量管內(nèi)液體非滿管,為不良的安裝位置,應(yīng)予以避免,因此在出水管道的安裝上考慮了一段向上傾斜的安裝位置見(jiàn)圖2,使電磁流量計(jì)的安裝位置始終位于出口管道下方,保證液體在任何時(shí)候都能夠充滿測(cè)量管道,避免了測(cè)量誤差,滿足了必要的安裝要求。管道采用了法蘭連接,便于安裝、檢修維護(hù)方便。
電磁流量計(jì)安裝在一根DN50mm的管道上,原供水管為Φ108mm,將其作為旁通用途。正常情況時(shí),打開V1、V3閥,關(guān)閉V2閥,補(bǔ)充水通過(guò)電磁流量計(jì)計(jì)量后向蓄水池供水。當(dāng)電磁流量計(jì)故障或者檢修時(shí),關(guān)閉V3閥,打開V1、V2閥向蓄水池供水,以保證生產(chǎn)不受影響,還可以方便電磁流量計(jì)的零點(diǎn)校驗(yàn)。安裝示意圖見(jiàn)圖3。
由于電磁流量計(jì)安裝在露天現(xiàn)場(chǎng),考慮到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及安全,電磁流量計(jì)的供電采用了DC•24V電源,由泵站儀表柜內(nèi)的穩(wěn)壓電源供給。電氣連接見(jiàn)原理框圖4。電磁流量計(jì)將拾取的流量信號(hào),通過(guò)轉(zhuǎn)換和運(yùn)算處理,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào),送到泵站儀表柜的二次儀表(數(shù)顯控制儀WPS-80型)上顯示,同時(shí)將其數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)組控制室的DCS-PKS 統(tǒng)上,通過(guò)監(jiān)視畫面可監(jiān)測(cè)供水量的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量,操作工即可根據(jù)其顯示數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)供水量。
 
4.干擾與接地
電磁流量計(jì)是基于導(dǎo)電性流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)推算流體流量的測(cè)量?jī)x表,其基本工作原理是電磁感應(yīng)定律。因此電磁耦合、靜電感應(yīng)是電磁流量計(jì)干擾噪聲的首要來(lái)源,在管線上存在雜散電壓干擾。為了保證液體與地同電位,避免液體與地有電位差以及因空間電磁干擾而造成的測(cè)量誤差,所以,對(duì)接地做了嚴(yán)格的要求。本裝置與管道為固定法蘭連接,固定法蘭和管道以及流量傳感器均用2.5mm²的銅芯線作了良好的接地見(jiàn)圖5。經(jīng)檢測(cè),該裝置的接地電阻為8.2Ω(安裝要求小于100Ω),除了將傳感器接地外,還用銅線跨接在管道的兩法蘭上,保證了接地牢固、可靠,減少了電磁耦合、靜電感應(yīng)引起的干擾??臻g電磁干擾一般經(jīng)過(guò)電纜引入,我們采用了單層屏蔽信號(hào)電纜予以保護(hù),同時(shí),由于該電磁流量計(jì)為一體型(其傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起),縮短了信號(hào)線與激磁線的長(zhǎng)度并且隱蔽在儀表內(nèi)部,也減少了信號(hào)衰減和空間電磁波的噪聲侵入,保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠。實(shí)際使用運(yùn)行中,定期用萬(wàn)用表檢查兩電極與地端的絕緣電阻。

 
5.校驗(yàn)檢查
(1)系統(tǒng)零位檢查
當(dāng)系統(tǒng)安裝完成后,按照廠家要求做了系統(tǒng)零點(diǎn)校驗(yàn)。電磁流量計(jì)系統(tǒng)零點(diǎn)的校驗(yàn)可用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式進(jìn)行。檢查時(shí),流量傳感器的流體應(yīng)處于絕對(duì)靜止,同時(shí)保證流量傳感器測(cè)量管內(nèi)充滿液體,然后對(duì)system zero (系統(tǒng)零位)參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)零位調(diào)整,用“ENTER”鍵選擇參數(shù),用ARROWA 鍵選擇方式(手動(dòng)或自動(dòng)),這里選擇自動(dòng)(automatic),按ENTER 動(dòng)程序。在調(diào)整中,顯示器上從255至實(shí)際“0”值的倒計(jì)數(shù),過(guò)程約20s完成,在實(shí)際操作中該過(guò)程進(jìn)行兩次。
(2)量程檢查
根據(jù)該電磁流量計(jì)的生產(chǎn)廠家說(shuō)明書說(shuō)明,量程的校驗(yàn)在流量計(jì)出廠前有專門的稱重實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了校準(zhǔn),我們?cè)谑褂弥兄粚?duì)其量程值進(jìn)行了確認(rèn),以及對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定作了檢查。
 
6.電磁流量計(jì)的可靠性及維護(hù)
提高電磁流量計(jì)的可靠性,就是盡可能的減少和消除故障。而實(shí)際上故障是多樣的,有的是儀表線路、電氣以及環(huán)境因素引起的;有的是系統(tǒng)中元件,元件/組件組合因素造成的;有的是安裝不規(guī)范造成的。還有流體介質(zhì)的導(dǎo)電性能、或水中帶有大量空氣等,均會(huì)影響測(cè)量計(jì)量的準(zhǔn)確可靠。有些故障通過(guò)調(diào)整可以解決,有些故障則需要在使用中通過(guò)有效的維護(hù)管理來(lái)解決。
與其它儀控設(shè)備一樣,為保證電磁流量計(jì)的可靠性,除了在規(guī)定的條件下運(yùn)行外,需要維護(hù)人員加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的掌握,還需要加強(qiáng)初期的維護(hù)。大部分儀表設(shè)備的故障均在運(yùn)行初期較高,要勤觀察,勤巡點(diǎn)檢,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,隨時(shí)處理和報(bào)告。還應(yīng)作好其運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理,作為一種新型儀表的應(yīng)用,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行跟蹤,作好歷史記錄,便于對(duì)其掌握及推廣應(yīng)用。
 
7.結(jié)束語(yǔ)
流量計(jì)量是企業(yè)能源消耗的計(jì)算工具,是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要參數(shù)之一。流量計(jì)量?jī)x表得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)高精度、高可靠性、高智能化儀表日益青睞。選用的電磁流量計(jì)體現(xiàn)了安裝方便,測(cè)量數(shù)據(jù)直觀可靠,易于操作等特點(diǎn),給計(jì)量部門提供了準(zhǔn)確真實(shí)的數(shù)據(jù),為節(jié)約能源提供了依據(jù),起到了良好的效果,有較好的推廣前景。
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