智能電磁流量計(jì)

 電磁流量計(jì)特別設(shè)計(jì)了帶背光寬溫的中文液晶顯示器，功能齊全實(shí)用、顯示直觀、操作使用方便，可以減少其他電磁流量計(jì)英文菜單所帶來的不便。另外我們家設(shè)計(jì)4-6多電極結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步保證了測(cè)量精度并且任何時(shí)候無需接地環(huán)，減輕了儀表體積和安裝維護(hù)的麻煩。
    智能型明渠流量測(cè)量系統(tǒng)的組成，經(jīng)常使用的方法一般由一臺(tái)流量顯示儀、一臺(tái)流速計(jì)、一臺(tái)液位計(jì)組成；也可由一臺(tái)流量顯示儀、最多四臺(tái)流速計(jì)、一臺(tái)液位計(jì)組成的多點(diǎn)流速測(cè)量的明渠流量系統(tǒng)。 智能明渠流量系統(tǒng)，適用于水庫(kù)河流水利工程，城市供水、污水處理，農(nóng)田灌溉等矩形，梯形明渠及涵洞的流量測(cè)量。
性能特點(diǎn)
◆測(cè)量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系，因此測(cè)量精度高。
◆測(cè)量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測(cè)量管道內(nèi)無可動(dòng)部件，因此傳感器壽命極長(zhǎng)。
◆由于感應(yīng)電壓信號(hào)是在整個(gè)充滿磁場(chǎng)的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長(zhǎng)度為5倍的管道直徑。
◆傳感器部分只有內(nèi)襯和電極與被測(cè)液體接觸，只要合理選擇電極和內(nèi)襯材料，即可耐腐蝕和耐磨損。
◆LDE轉(zhuǎn)換器采用國(guó)際最新好的單片機(jī)（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便。點(diǎn)擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時(shí)流量、流速、流量百分比等。
◆雙向測(cè)量系統(tǒng)，可測(cè)正向流量、反向流量。采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料，確保產(chǎn)品的性能在長(zhǎng)時(shí)候內(nèi)保持穩(wěn)定。
技術(shù)參數(shù)
儀表精度：管道式0.5級(jí)、1.0級(jí)；插入式2.5級(jí)。
測(cè)量介質(zhì)：電導(dǎo)率大于5μS/cm的各種液體和液固兩相流體。
流速范圍：0.2～8m/s。
工作壓力：1.6MPa。
工作原理
    智能電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法。
    拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。
測(cè)量原理
    智能電磁流量計(jì)的測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其感應(yīng)電勢(shì)E為:
E=KBVD
式中: K-----儀表常數(shù)
B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度
V-----測(cè)量管道截面內(nèi)的平均流速
D-----測(cè)量管道截面的內(nèi)徑
測(cè)量流量時(shí)，導(dǎo)電性液體以速度V
流過垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，導(dǎo)電性液體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電壓，其感應(yīng)電壓信號(hào)通過二個(gè)或二個(gè)以上與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器通過智能化處理，然后LCD顯示或轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mA和01kHz輸出。
安裝條件
上游直管段>10×DN
下游直管段>5×DN
DN=傳感器公稱口徑
預(yù)熱時(shí)間：30分鐘
    電磁流量計(jì)簡(jiǎn)單說是由流量傳感器和變送器組成的。
    流量傳感器是把流過管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號(hào)。其轉(zhuǎn)換原理就是著名的法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體通過磁場(chǎng)，切割電磁線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。流量傳感器的磁場(chǎng)是通過勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)的，分直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁和低頻方波勵(lì)磁。大多流量傳感器采用低頻方波勵(lì)磁。
    變送器是由勵(lì)磁電路、信號(hào)濾波放大電路、A/D采樣電路、微處理器電路、D/A電路、變送電路等組成。
    電磁流量計(jì)的安裝要求是一定要安裝在管路的最小點(diǎn)或者管路的垂直段，但是一定是在滿管的情況下，對(duì)直管段要求是前5D后3D，這樣才能保證電磁流量計(jì)的使用和對(duì)精度的要求。
智能型電磁流量計(jì)是老式模擬的電磁流量計(jì)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，智能型電磁流量計(jì)不僅可以帶4~20mA輸出，還可以帶RS485或者RS232通訊協(xié)議，可以直接與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。
收集數(shù)據(jù)
①被測(cè)流體成份
②最大流量、最小流量
③最高工作壓力
④最高溫度、最小溫度
智能電磁流量計(jì)的量程Q應(yīng)大于預(yù)計(jì)的最大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計(jì)滿量程刻度的50%為宜。
量程范圍
    一般工業(yè)用電磁流量計(jì)被測(cè)介質(zhì)流速以2～4m/s為宜，在特殊情況下，最少流速應(yīng)不小于0.2m/s，最高應(yīng)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(duì)于粘滯流體，流速可選擇大于2m/s，較大的流速有助于自動(dòng)消除電極上附著的粘滯物的作用，有利于提高測(cè)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(jì)口徑D的大小，其值由下式計(jì)算：
Q=πD2V/4
Q:流量（㎡/h） D:管道內(nèi)徑 V：流速（m/h）
電磁流量計(jì)的量程Q應(yīng)大于預(yù)計(jì)的最大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計(jì)滿量程刻度的50%為宜。

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(dòng)機(jī)等易產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備,安裝位置應(yīng)避免陽(yáng)光直射。被測(cè)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:
上下游直管段
    為了使現(xiàn)場(chǎng)使用的流量?jī)x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(dòng)條件。電磁流量計(jì)工作時(shí)要求上游流體均勻流動(dòng),下游配管件的擾動(dòng)不會(huì)上溯影響測(cè)量值,即要求一定長(zhǎng)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(zhǎng)度必須在5～10D以上(D是流量計(jì)的內(nèi)徑),下游直管段長(zhǎng)度應(yīng)在2～3D以上。
液體應(yīng)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(cè)量管中始終充滿液體,否則就會(huì)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。
液體中無氣泡
    管路設(shè)計(jì)應(yīng)確保液體中不會(huì)分離出氣泡。因?yàn)殚y門動(dòng)作時(shí),會(huì)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。
電極與地面平行
    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。
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(duì)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。
接地
    由于智能電磁流量計(jì)的感應(yīng)信號(hào)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(cè)液體電位相同,也與地電位相同,減少噪聲對(duì)測(cè)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(duì)測(cè)量信號(hào)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。
維護(hù)
1、日常維護(hù)
電磁流量計(jì)在使用過程中應(yīng)定期做直觀檢查，檢查儀表周圍環(huán)境，掃除塵垢，確保不進(jìn)水和其他物質(zhì)，檢查接線是否良好，檢查儀表附近有否新裝強(qiáng)電磁場(chǎng)設(shè)備或有新裝電線橫跨儀表。
若是測(cè)量介質(zhì)容易沾污電極或在??測(cè)量管壁內(nèi)沉淀、結(jié)垢、應(yīng)定期作清垢、清洗。
2、故障查找
電磁流量計(jì)開始投運(yùn)或正常投運(yùn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)儀表工作不正常，應(yīng)首先檢查流量計(jì)外部情況，如電源是否良好、管道是否泄露或處于非滿管狀態(tài)、管道內(nèi)是否有氣泡、信號(hào)電纜是否損壞、轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)（即后位儀表輸入回路）是否開路。切記盲目拆修流量計(jì)。
3、傳感器檢查
測(cè)試設(shè)備：500MΩ絕緣電阻測(cè)試儀一臺(tái)，萬用表一只。
測(cè)試步驟：
（1） 在管道充滿介質(zhì)的情況下，用萬用表測(cè)量接線端子A、B與C之間的電阻值，A-C、B-C之間的阻值應(yīng)大至相等。若差異在1倍以上，可能是電極出現(xiàn)滲漏、測(cè)量管外壁或接線盒內(nèi)有冷凝水吸附。
（2） 用萬用表測(cè)量X、Y之間的電阻，若超過200Ω，則勵(lì)磁線圈及其引出線可能開路或接觸不良。拆下端子板檢查。
（3） 檢查X、Y與C之間的絕緣電阻，應(yīng)在200MΩ以上，若有所下降，用熱風(fēng)對(duì)外殼內(nèi)部進(jìn)行烘干處理。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，線圈絕緣性下降將導(dǎo)致測(cè)量誤差增大、儀表輸出信號(hào)不穩(wěn)定。
（4） 在襯里干燥情況下，用MΩ表測(cè)A-C、B-C之間的絕緣電阻（應(yīng)大于200MΩ）。再用萬用表測(cè)量端子A、B與測(cè)量管內(nèi)二只電極的電阻（應(yīng)呈短路連通狀態(tài)）。若絕緣電阻很小，說明電極滲漏，應(yīng)將整套流量計(jì)返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50MΩ以上且步驟（1）的檢查結(jié)果正常，則可能是測(cè)量管外壁受潮，可用熱風(fēng)機(jī)對(duì)外殼內(nèi)部進(jìn)行烘干。
（5） 如判定傳感器有故障，請(qǐng)與電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家聯(lián)系，一般現(xiàn)場(chǎng)無法解決，需到廠家維修。
4、轉(zhuǎn)換器檢查
電磁流量計(jì)如判定是轉(zhuǎn)換器故障，經(jīng)檢查外部原因沒問題的情況下，請(qǐng)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系一般會(huì)采取更換線路板的方式解決。
常見故障及處理
液體中含有氣泡
    現(xiàn)象：液體中含有氣泡現(xiàn)象導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)或測(cè)量值波動(dòng)(輸出波動(dòng))。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(hào)輸入回路瞬間開路,導(dǎo)致輸出信號(hào)出現(xiàn)晃動(dòng)。.. 判別方法:簡(jiǎn)單判別方法是當(dāng)遇到晃動(dòng)時(shí),切斷磁場(chǎng)勵(lì)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(cè)量電極電阻,可測(cè)量到電極的回路電阻要比正常時(shí)高,但該測(cè)試需要靠專業(yè)人員長(zhǎng)期積累的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。解決方法:對(duì)于被測(cè)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(dòng)的話,更換安裝位置是最*的解決方法,在管線最小點(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。
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(cè)量值晃動(dòng)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(cè)液體所腐蝕,從而導(dǎo)致流量計(jì)輸出晃動(dòng)。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(huì)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。
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(hào)逐漸減小,直至絕緣而使得信號(hào)回路開路,此時(shí)流量信號(hào)被隔絕。成因:當(dāng)被測(cè)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。
外部強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾
    現(xiàn)象:信號(hào)失真,輸出信號(hào)表現(xiàn)非線性或信號(hào)晃動(dòng)。成因:由于流量信號(hào)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(chǎng)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(chǎng)環(huán)境下能正常工作。但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,強(qiáng)磁場(chǎng)干擾會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)回路飽和及外部磁場(chǎng)進(jìn)入電磁流量計(jì)的磁場(chǎng)回路并形成雜散磁場(chǎng)而影響輸出的線性度。電場(chǎng)干擾則是由于噪聲破壞測(cè)量管內(nèi)電勢(shì)平衡造成輸出信號(hào)波動(dòng)異常。判別方法:當(dāng)輸出信號(hào)表現(xiàn)為非線性時(shí),可通過專用的模擬信號(hào)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(chǎng)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(duì)電場(chǎng)干擾,可在先不加激磁電流時(shí)用示波器測(cè)量?jī)蓸O間的電勢(shì),其值應(yīng)為零,如測(cè)得有交流電勢(shì),則可判別為漏電流等電場(chǎng)干擾。解決方法:防止磁場(chǎng)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(chǎng)源。強(qiáng)電場(chǎng)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。
硬件抗干擾技術(shù)
1：微處理器系統(tǒng)電源電壓監(jiān)視技術(shù)
    智能電磁流量計(jì)中微處理器系統(tǒng)當(dāng)電源瞬態(tài)欠壓，勵(lì)磁開關(guān)脈沖動(dòng)作都會(huì)造成微處理器誤動(dòng)作，數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，因此必須采用可靠的復(fù)位電路和電源電壓監(jiān)視技術(shù)。最單一實(shí)用的方法是采用低成本電源配合高靈敏度的電源電壓監(jiān)視器，提高微處理器系統(tǒng)和抗干擾能力。
2：同步采樣的頻度補(bǔ)償技術(shù)
    同步采樣和工頻電源頻率監(jiān)視補(bǔ)償技術(shù)，是提高抗流量信號(hào)電勢(shì)中混入工頻干擾和工頻電源頻率波動(dòng)產(chǎn)生工頻干擾能力的有效方法。同步采樣技術(shù)，其采樣脈寬為工頻周期的整數(shù)倍，使流量信號(hào)電勢(shì)中工頻干擾平均值等于零，以消除工頻干擾的影響；工頻電源的頻率波動(dòng)補(bǔ)償是保證頻率的動(dòng)態(tài)波動(dòng)中，勵(lì)磁電源和采樣脈沖得以同步調(diào)整，真正實(shí)現(xiàn)同步采樣技術(shù)和同步勵(lì)磁技術(shù)，同步A/D轉(zhuǎn)換，以降低工頻干擾的影響。
3：前置放大器的設(shè)計(jì)是提高抗干擾能力的首要環(huán)節(jié)
    電磁流量傳感器輸出流信號(hào)十分微弱，內(nèi)阻抗較高，因此高輸出入阻抗、低漂移、低噪聲、高CRMM前置放大器才能滿足抗同相共模干擾的要求。前置放大器采用JFET高輸入阻抗電壓緩沖器，低漂移低噪聲減法器，精密電阻精心匹配組成儀用放大器，并采用輸入保護(hù)技術(shù)，共模電壓自舉技術(shù)和接地技術(shù)大大提高抗共模干擾的能力，抑制零點(diǎn)漂移的影響。
4：采用新型HCMOS系列芯片技術(shù)
    采用74HC系列芯片技術(shù)較采用74LS系列芯片其低噪聲容限提高2.4倍，高燥聲容限提高2.1倍，智能電磁流量計(jì)整個(gè)硬件采用74HC系列芯片，不僅降低整個(gè)功耗，而且提高元器件本身抗干擾能力，為電源流量計(jì)小型輕量一體化奠定了基礎(chǔ)。
5：新型勵(lì)磁技術(shù)是提高智能電磁流量計(jì)抗干擾能力的重要手段
    智能電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)的發(fā)展，不僅減弱電極極化電勢(shì)、泥漿干擾、流動(dòng)噪聲的影響，又能改變工頻干擾的形態(tài)，便于同步采樣技術(shù)處理工頻干擾噪聲，以避免工頻干擾的影響。電磁流量傳感器采用工頻頻率同步三值低頻矩形勵(lì)磁和雙頻矩形波勵(lì)磁，從而提高電磁流量計(jì)整個(gè)抗干擾能力，提高電磁流量計(jì)的測(cè)量精度和可靠性。
儀表選型表
智能型電磁流量計(jì)的儀表選型表格見下表：