電磁流量計(jì)的安裝、組態(tài)及故障處理

智能電磁流量計(jì)的安裝、組態(tài)及故障處理..
   摘要：對電磁流量計(jì)的正確使用進(jìn)行了介紹。主要包括四個(gè)方面：（1）電磁流量計(jì)的雙頻勵磁原理；（2）安裝注意事項(xiàng)；（3）利用面板和BT智能終端進(jìn)行參數(shù)組態(tài)的方法；（4）常見故障分析及處理措施。實(shí)踐表明，電磁流量計(jì)正確使用能減少故障，提高測量精度，延長儀器使用時(shí)間。
   關(guān)鍵詞：電磁流量計(jì)；雙頻矩形波勵磁；組態(tài)；故障處理
    流體計(jì)量常用的流量計(jì)有電磁流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等,這些流量計(jì)各有特點(diǎn)。尤其是電磁流量計(jì)因其測量過程不受被測介質(zhì)溫度、粘度、密度等因素影響,測量速度快、精度高、口徑寬、線性度好,與被測介質(zhì)不接觸，耐腐蝕、抗磨損，流體壓力損失小,廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，特別是在工農(nóng)業(yè)及城市給水排水中，電磁流量計(jì)逐漸成為計(jì)量的主流儀表[1,2]。但是,電磁流量計(jì)也有其不足,安裝使用不當(dāng)會導(dǎo)致計(jì)量誤差偏大,降低控制精度，影響產(chǎn)品質(zhì)量。本文以橫河公司的ADMAG AE系列電磁流量計(jì)為例,結(jié)合筆者的工程實(shí)踐,介紹電磁流量計(jì)安裝、使用和注意事項(xiàng)，并分析幾種故障的產(chǎn)生原因及處理措施。..
    1電磁流量計(jì)的工作原理
    電磁流量計(jì)的工作以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ),即當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體在電磁場中運(yùn)動,并且運(yùn)動方向垂直于電磁場時(shí)就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向垂直于導(dǎo)體運(yùn)動和電磁場運(yùn)動的方向,感應(yīng)電動勢的大小與導(dǎo)體的運(yùn)動速度和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。當(dāng)導(dǎo)電流體以平均流速V(m/s)通過一根內(nèi)徑為.. D (m)的管子時(shí),若管子內(nèi)存在一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B(T) 的磁場,那么就可產(chǎn)生一個(gè)垂直于磁場方向和流體流動方向的電動勢.. E(V):E=DVB 　 (1)容積流量Q(m3/s)：.. Q=πD2V/4 (2)將式(1)代入式(2)并處理得: E=（4 B/πD）×Q (3)
　　如B是常數(shù),那么從式(3)可看出, E與Q成正比。電磁流量轉(zhuǎn)換器把電動勢E放大并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流信號或脈沖信號輸出,作為對應(yīng)的流量信號。..
   1.1雙頻矩形波勵磁原理
   電磁流量計(jì)常用勵磁方法有直流勵磁、工頻正弦波勵磁、低頻矩形波勵磁和雙頻矩形波勵磁。直流勵磁技術(shù)不產(chǎn)生渦流效應(yīng)、變壓器效應(yīng)，但存在電極極化效應(yīng)和零點(diǎn)飄移。工頻正弦波勵磁能消除電極極化效應(yīng)，但是會帶來一系列電磁感應(yīng)干擾和噪聲。低頻矩形波勵磁既具有直流勵磁技術(shù)不產(chǎn)生渦流效應(yīng)、變壓器效應(yīng)(正交干擾)的特點(diǎn),又具有工頻正弦波勵磁基本不產(chǎn)生極化效應(yīng)、能避免直流放大器零點(diǎn)漂移、噪聲、穩(wěn)定性等問題的優(yōu)點(diǎn),以及有較好的抗干擾性能,得以在電磁流量計(jì)中廣泛應(yīng)用。但是它在測量固液兩相導(dǎo)電性流體（如工業(yè)廢水)時(shí)，存在泥漿干擾與流體噪聲[3]。雙頻矩形波勵磁技術(shù)成功地解決了電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定和對液固兩相導(dǎo)電性流體以及低導(dǎo)電率流體流量的適應(yīng)問題,開拓了電磁流量計(jì)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
    ADMAG AE電磁流量計(jì)采用雙頻率勵磁原理,在電磁流量計(jì)測量管內(nèi)形成含有兩個(gè)頻率分量的電磁場:高頻勵磁分量不受液體干擾的影響,而低頻勵磁分量則有著的零點(diǎn)穩(wěn)定性,根據(jù)高、低頻定時(shí)檢測到的各分量信號經(jīng)過計(jì)算,便可得到流量信號。
    ADMAG AE電磁流量計(jì)的測量原理如圖1所示。一個(gè)由高低頻分量迭加而成的電磁場通過勵磁線圈被施加到被測液體中,勵磁波形是在一個(gè)低頻矩形波上迭加一個(gè)高于市電頻率的矩形波而得到的波形。在產(chǎn)生的電動勢中,低頻分量通過一個(gè)大時(shí)間常數(shù)的積分電路獲得一個(gè)零點(diǎn)穩(wěn)定性好的平穩(wěn)流量信號。而由漿液或低電導(dǎo)率流體產(chǎn)生的低頻噪聲可被不受噪聲影響的高頻采樣電路所抑制,有著同樣時(shí)間常數(shù)的流量信號經(jīng)過一個(gè)差分電路以確定流速信號的變化,把這兩種不同頻率采樣所得的信號結(jié)合起來可獲得一個(gè)穩(wěn)定實(shí)時(shí)的流速信號,該信號不受噪聲干擾,且有較高的零點(diǎn)穩(wěn)定性。..
   1.2電磁流量計(jì)的組成
   電磁流量計(jì)主要由變送器(又稱一次裝置、檢出器或傳感器)和轉(zhuǎn)換器(又稱二次裝置或變換器)及流量顯示儀表三部分組成,如圖2所示。變送器的作用是將通過測量管的被測液體的流量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的感應(yīng)電勢。轉(zhuǎn)換器則是把電磁流量變送器輸出的與流量成比例的毫伏級電壓信號放大,并轉(zhuǎn)換成為可被工業(yè)儀表接收的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號或脈沖信號輸出,以便與其它儀表及調(diào)節(jié)器配合,實(shí)現(xiàn)流量的指示、記錄和運(yùn)算。..
   2電磁流量計(jì)的安裝
   電磁流量計(jì)根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作,因此安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離變頻器、變壓器、電動機(jī)等易產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備,安裝位置應(yīng)避免陽光直射。被測流體電導(dǎo)率應(yīng)基本均勻。同時(shí)還應(yīng)注意以下幾方面:
   (1)要有“足夠”長度的上下游直管段
   為了使現(xiàn)場使用的流量儀表獲得與實(shí)流校驗(yàn)相同的精度,一定要滿足規(guī)定的流動條件。電磁流量計(jì)工作時(shí)要求上游流體均勻流動,下游配管件的擾動不會上溯影響測量值,即要求一定長度上下游直管段。一般要求在電磁流量計(jì)上游的各種閥門、彎管、縮徑管等距流量計(jì)的直管段的長度必須在5～10D以上(D是流量計(jì)的內(nèi)徑),下游直管段長度應(yīng)在2～3D以上。
   (2)液體應(yīng)始終充滿管道
   智能電磁流量計(jì)可以水平、垂直或與水平成任何角度安裝,但是管路結(jié)構(gòu)必須保證測量管中始終充滿液體,否則就會產(chǎn)生誤差。當(dāng)不得不裝在自上而下的垂直管道上時(shí),流量計(jì)應(yīng)裝在管道的下部,且流量計(jì)下游裝有節(jié)流閥門使下游產(chǎn)生一背壓。
   (3)液體中無氣泡
   管路設(shè)計(jì)應(yīng)確保液體中不會分離出氣泡。因?yàn)殚y門動作時(shí),會使管道中的壓力變化,從而產(chǎn)生氣泡,所以,流量計(jì)應(yīng)安裝在閥的上游。
   (4)電極所在平面應(yīng)與地面平行
   電磁流量計(jì)水平安裝或與地面成一角度時(shí)，電極連線與地面平行。如果電極連線與地面垂直的話，上一個(gè)電極附近容易集結(jié)氣泡阻擋液體與之接觸，而下面的電極容易被泥漿覆蓋。圖1ADMAG AE測量原理示意圖.. 圖2電磁流量計(jì)組成框圖
   (5)液體電導(dǎo)率應(yīng)穩(wěn)定
   不要把電磁流量計(jì)安裝在流體電導(dǎo)率極不均勻的地方。尤其在儀表上游有化學(xué)物質(zhì)注入的情況下，極易導(dǎo)致電導(dǎo)率的不均勻性，從而對儀表指示產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在這種情況下應(yīng)在儀表下游注入化學(xué)物質(zhì)，如需在上游注入則注入點(diǎn)應(yīng)與流量計(jì)保持一定距離,使液體混合均勻。
   (6)接地
   由于智能電磁流量計(jì)的感應(yīng)信號電壓很小,容易受噪聲的影響,因此流量計(jì)必須良好接地。電磁流量計(jì)都配有接地環(huán),其作用是通過與液體接觸,建立液體接地,并且保護(hù)內(nèi)襯,只有這樣才能保證傳感器的基準(zhǔn)電位、轉(zhuǎn)換器/放大器的基準(zhǔn)電位都與被測液體電位相同,也與地電位相同,減少噪聲對測量結(jié)果的影響。必須強(qiáng)調(diào),電磁流量計(jì)一定要單獨(dú)接地。因?yàn)槿襞c其他儀表或電氣裝置共同接地,接地線中的漏電流對測量信號將產(chǎn)生串模干擾,嚴(yán)重時(shí)流量計(jì)將無法工作。另外,接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大型用電器,避免地電流串入流量計(jì),造成干擾源。此外，在安裝過程中還應(yīng)注意：焊接時(shí)千萬不可碰傷流量計(jì)里面的電極和橡膠襯里(電極一般為兩粒白色金屬點(diǎn))，安裝流量計(jì)時(shí),法蘭之間應(yīng)加橡膠墊圈,以防漏水。陰雨天應(yīng)避免室外接線。..
   3 電磁流量計(jì)的使用..
   3.1接線
   一般的過程測量儀表都是二線制儀表,電源和信號共用兩根電線。而電磁流量計(jì)則采用四線制,電源與信號線分開,既可用直流供電也可用交流供電,輸出信號既有電流信號也有脈沖和報(bào)警信號,接線時(shí)必須注意,不能將電源線和信號線接錯(cuò),以免損壞流量計(jì)。..
   3.2參數(shù)設(shè)置
  智能電磁流量計(jì)從與流體的流速相對應(yīng)的微小感應(yīng)電壓中計(jì)算出體積流量,并輸出1個(gè)4～20mA的信號。為保證獲得正確的信號,使用前必須設(shè)定3個(gè)參數(shù),即通徑、儀表系數(shù)和流量量程,其中前2個(gè)參數(shù)出廠時(shí)已經(jīng)校好,用戶不需要設(shè)定,而流量量程即輸出電流為20mA時(shí)的瞬時(shí)流量值,使用前必須進(jìn)行標(biāo)定。此外,流量計(jì)的顯示模式、報(bào)警模式等也必須設(shè)定。流量計(jì)的參數(shù)設(shè)置(組態(tài))有兩種方法:其一是利用顯示面板上的按鍵,其二則是利用手持智能終端。..
   3.2.1面板按鍵設(shè)定
   ADMAG AE系列電磁流量計(jì)一般都配有顯示面板,其上有6位LCD顯示器、3只按鍵和狀態(tài)指示燈等。數(shù)據(jù)顯示類型有三種模式：流量數(shù)據(jù)顯示模式、設(shè)定模式和報(bào)警顯示模式。利用SET、SHIFT和INC三個(gè)鍵的組合就可以設(shè)定所有的參數(shù),如顯示模式、顯示單位、量程等。具體設(shè)定應(yīng)參照電磁流量計(jì)的使用手冊。..
   3.2.2BT智能終端設(shè)定
  具有智能通信功能的儀表能與智能終端通信。橫河的智能終端有BT100、BT200等型號,簡稱BT智能終端,它們采用BRAIN 協(xié)議,將1個(gè)±2mA、2.4kHz的調(diào)制信號迭加到4～20mA的模擬信號上用作信號傳輸。由于調(diào)制信號是交流信號,所以迭加不會影響模擬信號的數(shù)值。BT智能終端與流量計(jì)的連接有兩種方式:其一是直接與流量計(jì)端蓋下面的BT端子相連,這種方式適用于現(xiàn)場調(diào)試或流量計(jì)不具備智能通信功能的情況；其二是與.. 4～20mA直流信號線的連接,BT智能終端可以連接在從控制柜到流量計(jì)信號線的任何位置,距離可達(dá)2km,只要保證整個(gè)回路的負(fù)載電阻在250～750Ω之間,就可以可靠地通信。這種方式操作者不必去現(xiàn)場，在控制室就可對流量計(jì)進(jìn)行設(shè)置和在線監(jiān)測,是使用最多的一種方式。BT智能終端采用菜單式操作,可以隨時(shí)顯示和修改電磁流量計(jì)的各種參數(shù),其基本的操作有:
   (1)流量計(jì)自檢:任何流量計(jì)在使用以前或出現(xiàn)故障時(shí),應(yīng)首*行自檢,利用流量計(jì)的自檢功能,可以了解流量計(jì)的狀態(tài),確定故障的內(nèi)容和范圍,以便檢修和維護(hù)。只有自檢正常的儀表才可正常工作。
   (2)量程調(diào)整:流量計(jì)在使用以前和使用一段時(shí)間以后,必須調(diào)校零點(diǎn)和量程,保證流量計(jì)輸出的20mA對應(yīng)瞬時(shí)流量。無流量時(shí)輸出為4mA,即獲得一個(gè)與流量成正比的4～20mA信號,減少測量和轉(zhuǎn)換誤差。
  (3)顯示方式設(shè)置:流量計(jì)的顯示方式可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置,如顯示的位數(shù)、顯示的單位、顯示瞬時(shí)流量或累積流量、顯示量值的大小或其百分比等,用戶可根據(jù)需要選擇。
  (4)報(bào)警設(shè)置:可以預(yù)先根據(jù)需要設(shè)定報(bào)警電流的大小,選擇報(bào)警輸出的方式,設(shè)定報(bào)警狀態(tài)等,以便出現(xiàn)故障時(shí)提醒操作者及時(shí)處理,避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。
  (5)其它設(shè)置:操作者還可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定流量計(jì)的時(shí)間常數(shù),消除脈動流,改變液體的流向等。..
  4 智能電磁流量計(jì)常見故障及處理措施..
   4.1 液體中含有氣泡的現(xiàn)象
  現(xiàn)象：液體中含有氣泡現(xiàn)象導(dǎo)致測量不準(zhǔn)或測量值波動(輸出波動)。成因:液體中泡狀氣體的形成有從外界吸入和液體中溶解氣體(空氣) 轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡兩種途徑。若液體中含有較大氣泡,則因擦過電極時(shí)能遮蓋整個(gè)電極,使流量信號輸入回路瞬間開路,導(dǎo)致輸出信號出現(xiàn)晃動。.. 判別方法:簡單判別方法是當(dāng)遇到晃動時(shí),切斷磁場勵磁回路電流,如果此時(shí)儀表依然有顯示且不穩(wěn)定時(shí),說明大多是由于氣泡影響造成。如果此時(shí)以指針式萬用表測量電極電阻,可測量到電極的回路電阻要比正常時(shí)高,但該測試需要靠專業(yè)人員長期積累的測試經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。解決方法:對于被測介質(zhì)中含有空氣的情況,如果判斷是由安裝位置引起的,如因電磁流量計(jì)裝在管系高點(diǎn)而滯留氣體或外界吸入空氣造成流量計(jì)晃動的話,更換安裝位置是最*的解決方法,在管線點(diǎn)或采用U型管安裝。但很多應(yīng)用情況是口徑較大或者安裝的位置不易改換,建議在流量計(jì)上游安裝集氣包和排氣閥 4.2 電極腐蝕
   現(xiàn)象:在排除氣泡的因素后有因電極腐蝕而造成測量值晃動的情況,且都以傳感器失效而告終。成因:由于電極材料的選擇不當(dāng)造成電極為被測液體所腐蝕,從而導(dǎo)致流量計(jì)輸出晃動。判別方法:由于電極材料不耐腐蝕所造成的故障只有在電極被腐蝕后才會表現(xiàn)出來,之前通常無法判別。解決方法:只有更換新的電極。傳統(tǒng)的電極腐蝕故障診斷處理都屬于事后維護(hù)處理的方法。
   4.3電極結(jié)垢
   現(xiàn)象:應(yīng)用于原水和污水等計(jì)量環(huán)境,電極結(jié)垢的發(fā)生幾率較高。當(dāng)電極結(jié)垢時(shí),表現(xiàn)為信號逐漸減小,直至絕緣而使得信號回路開路,此時(shí)流量信號被隔絕。成因:當(dāng)被測介質(zhì)的粘度較高時(shí),易在管壁附著和沉淀,若附著的介質(zhì)是非導(dǎo)電物質(zhì),就形成我們?nèi)粘Ｋf的電極結(jié)垢,使電極開路而不能工作。解決方法:建議選用不易附著的尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刮刀式清垢電極等。
   4.4 外部強(qiáng)電磁場干擾
   現(xiàn)象:信號失真,輸出信號表現(xiàn)非線性或信號晃動。成因:由于流量信號小易受外界干擾影響,而干擾源主要有管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場等。電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)制造應(yīng)符合電磁兼容性要求,在規(guī)定輻射電磁場環(huán)境下能正常工作。但現(xiàn)場應(yīng)用表明,強(qiáng)磁場干擾會導(dǎo)致磁場回路飽和及外部磁場進(jìn)入電磁流量計(jì)的磁場回路并形成雜散磁場而影響輸出的線性度。電場干擾則是由于噪聲破壞測量管內(nèi)電勢平衡造成輸出信號波動異常。判別方法:當(dāng)輸出信號表現(xiàn)為非線性時(shí),可通過專用的模擬信號儀來判斷,如電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的輸出為線性,可判別為外界的磁場干擾影響,反之也有可能是電磁流量計(jì)本身的電器故障。對電場干擾,可在先不加激磁電流時(shí)用示波器測量兩極間的電勢,其值應(yīng)為零,如測得有交流電勢,則可判別為漏電流等電場干擾。解決方法:防止磁場干擾,通常只有將電磁流量傳感器的安裝位置遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場源。強(qiáng)電場干擾的防止,可采取增強(qiáng)屏蔽等措施。如仍無效,則可將電磁流量傳感器與連接管道絕緣。
    總之，電磁流量計(jì)以其穩(wěn)定性好和精確度高、可雙向計(jì)量等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于給水的計(jì)量中。但由于其操作有一定的隱蔽性，以及其測量的非直觀性，常常使用戶對使用電磁流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量的水量產(chǎn)生種種懷疑進(jìn)而引起糾紛。因此，若電磁流量計(jì)用作流體計(jì)量結(jié)算時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)儀表安裝前的依法管理工作。此外，電磁流量計(jì)還存在一些局限性，如工作溫度一般不高于120℃、不能測量蒸汽等。全面了解電磁流量計(jì)的特點(diǎn)，有助于我們更好的使用。□參考文獻(xiàn)[1]李小京,王萍,盧景山.用相關(guān)算法改善電磁流量計(jì)低流速性能[J].化工自動化及儀表,2004,31(6):66-67.[2]鐘定勝,張宏偉.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)污染源綜合評價(jià)中的應(yīng)用[J].中國給水排水,2006,22(1):92-96.[3]沈亞輝.水泵變頻調(diào)速在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國給水排水，2006,22(2):71-72.[4]石海林,朱自明.電磁流量計(jì)常見故障檢測判別及其解決方法[J].自動化儀表,2005,26(8):57-60.[5]杜旭峰,韓建連.電磁流量計(jì)在污水處理中的應(yīng)用[J].石油化工自動化,2005,(4):65-67.--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：