智能電磁流量計

 電磁流量計特別設(shè)計了帶背光寬溫的中文液晶顯示器，功能齊全實用、顯示直觀、操作使用方便，可以減少其他電磁流量計英文菜單所帶來的不便。另外我們家設(shè)計4-6多電極結(jié)構(gòu)，進一步保證了測量精度并且任何時候無需接地環(huán)，減輕了儀表體積和安裝維護的麻煩。
    智能型明渠流量測量系統(tǒng)的組成，經(jīng)常使用的方法一般由一臺流量顯示儀、一臺流速計、一臺液位計組成；也可由一臺流量顯示儀、最多四臺流速計、一臺液位計組成的多點流速測量的明渠流量系統(tǒng)。 智能明渠流量系統(tǒng)，適用于水庫河流水利工程，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量。
性能特點
◆測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)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高。
◆測量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內(nèi)無可動部件，因此傳感器壽命極長。
◆由于感應(yīng)電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的，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)換器采用國際最新好的單片機（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便。點擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時流量、流速、流量百分比等。
◆雙向測量系統(tǒng)，可測正向流量、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)品的性能在長時候內(nèi)保持穩(wěn)定。
技術(shù)參數(shù)
儀表精度：管道式0.5級、1.0級；插入式2.5級。
測量介質(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
    智能電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法。
    拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時，則會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。
測量原理
    智能電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)電液體在磁場中作切割磁力線運動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其感應(yīng)電勢E為:
E=KBVD
式中: K-----儀表常數(shù)
B-----磁感應(yīng)強度
V-----測量管道截面內(nèi)的平均流速
D-----測量管道截面的內(nèi)徑
測量流量時，導(dǎo)電性液體以速度V
流過垂直于流動方向的磁場，導(dǎo)電性液體的流動感應(yīng)出一個與平均流速成正比的電壓，其感應(yīng)電壓信號通過二個或二個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)熱時間：30分鐘
    電磁流量計簡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。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，切割電磁線，產(chǎn)生電動勢。流量傳感器的磁場是通過勵磁實現(xiàn)的，分直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁。大多流量傳感器采用低頻方波勵磁。
    變送器是由勵磁電路、信號濾波放大電路、A/D采樣電路、微處理器電路、D/A電路、變送電路等組成。
    電磁流量計的安裝要求是一定要安裝在管路的最小點或者管路的垂直段，但是一定是在滿管的情況下，對直管段要求是前5D后3D，這樣才能保證電磁流量計的使用和對精度的要求。
智能型電磁流量計是老式模擬的電磁流量計的更新?lián)Q代產(chǎn)品，智能型電磁流量計不僅可以帶4~20mA輸出，還可以帶RS485或者RS232通訊協(xié)議，可以直接與計算機聯(lián)網(wǎng)，便于遠程監(jiān)控和操作。
收集數(shù)據(jù)
①被測流體成份
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
智能電磁流量計的量程Q應(yīng)大于預(yù)計的最大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計滿量程刻度的50%為宜。
量程范圍
    一般工業(yè)用電磁流量計被測介質(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；對于粘滯流體，流速可選擇大于2m/s，較大的流速有助于自動消除電極上附著的粘滯物的作用，有利于提高測量精度。
在量程Q已確定的條件下，即可根據(jù)上述流速V的范圍決定流量計口徑D的大小，其值由下式計算：
Q=πD2V/4
Q:流量（㎡/h） D:管道內(nèi)徑 V：流速（m/h）
電磁流量計的量程Q應(yīng)大于預(yù)計的最大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計滿量程刻度的50%為宜。

安裝
    電磁流量計根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作,因此安裝時應(yīng)遠離變頻器、變壓器、電動機等易產(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。同時還應(yīng)注意以下幾方面:
上下游直管段
    為了使現(xiàn)場使用的流量儀表獲得與實流校驗相同的精度,一定要滿足規(guī)定的流動條件。電磁流量計工作時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上游的各種閥門、彎管、縮徑管等距流量計的直管段的長度必須在5～10D以上(D是流量計的內(nèi)徑),下游直管段長度應(yīng)在2～3D以上。
液體應(yīng)充滿管道
    智能電磁流量計可以水平、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,流量計應(yīng)裝在管道的下部,且流量計下游裝有節(jié)流閥門使下游產(chǎn)生一背壓。
液體中無氣泡
    管路設(shè)計應(yīng)確保液體中不會分離出氣泡。因為閥門動作時,會使管道中的壓力變化,從而產(chǎn)生氣泡,所以,流量計應(yīng)安裝在閥的上游。
電極與地面平行
    電磁流量計水平安裝或與地面成一角度時，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應(yīng)與流量計保持一定距離,使液體混合均勻。
接地
    由于智能電磁流量計的感應(yīng)信號電壓很小,容易受噪聲的影響,因此流量計必須良好接地。電磁流量計都配有接地環(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。必須強調(diào),電磁流量計一定要單獨接地。因為若與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,嚴重時流量計將無法工作。另外,接地點應(yīng)遠離大型用電器,避免地電流串入流量計,造成干擾源。此外，在安裝過程中還應(yīng)注意：焊接時千萬不可碰傷流量計里面的電極和橡膠襯里(電極一般為兩粒白色金屬點)，安裝流量計時,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
1、日常維護
電磁流量計在使用過程中應(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電磁場設(shè)備或有新裝電線橫跨儀表。
若是測量介質(zhì)容易沾污電極或在??測量管壁內(nèi)沉淀、結(jié)垢、應(yīng)定期作清垢、清洗。
2、故障查找
電磁流量計開始投運或正常投運一段時間后發(fā)現(xiàn)儀表工作不正常，應(yīng)首先檢查流量計外部情況，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、信號電纜是否損壞、轉(zhuǎn)換器輸出信號（即后位儀表輸入回路）是否開路。切記盲目拆修流量計。
3、傳感器檢查
測試設(shè)備：500MΩ絕緣電阻測試儀一臺，萬用表一只。
測試步驟：
（1） 在管道充滿介質(zhì)的情況下，用萬用表測量接線端子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、測量管外壁或接線盒內(nèi)有冷凝水吸附。
（2） 用萬用表測量X、Y之間的電阻，若超過200Ω，則勵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)對外殼內(nèi)部進行烘干處理。實際運行時，線圈絕緣性下降將導(dǎo)致測量誤差增大、儀表輸出信號不穩(wěn)定。
（4） 在襯里干燥情況下，用MΩ表測A-C、B-C之間的絕緣電阻（應(yīng)大于200MΩ）。再用萬用表測量端子A、B與測量管內(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，則可能是測量管外壁受潮，可用熱風(fēng)機對外殼內(nèi)部進行烘干。
（5） 如判定傳感器有故障，請與電磁流量計生產(chǎn)廠家聯(lián)系，一般現(xiàn)場無法解決，需到廠家維修。
4、轉(zhuǎn)換器檢查
電磁流量計如判定是轉(zhuǎn)換器故障，經(jīng)檢查外部原因沒問題的情況下，請與生產(chǎn)廠家聯(lián)系一般會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,則因擦過電極時能遮蓋整個電極,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,切斷磁場勵磁回路電流,如果此時儀表依然有顯示且不穩(wěn)定時,說明大多是由于氣泡影響造成。如果此時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高,但該測試需要靠專業(yè)人員長期積累的測試經(jīng)驗和數(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,如因電磁流量計裝在管系高點而滯留氣體或外界吸入空氣造成流量計晃動的話,更換安裝位置是最*的解決方法,在管線最小點或采用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處理的方法。
電極結(jié)垢
    現(xiàn)象:應(yīng)用于原水和污水等計量環(huán)境,電極結(jié)垢的發(fā)生幾率較高。當(dāng)電極結(jié)垢時,表現(xiàn)為信號逐漸減小,直至絕緣而使得信號回路開路,此時流量信號被隔絕。成因:當(dāng)被測介質(zhì)的粘度較高時,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。電磁流量計的設(shè)計制造應(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,強磁場干擾會導(dǎo)致磁場回路飽和及外部磁場進入電磁流量計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,可通過專用的模擬信號儀來判斷,如電磁流量計轉(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本身的電器故障。對電場干擾,可在先不加激磁電流時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離強磁場源。強電場干擾的防止,可采取增強屏蔽等措施。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)
    智能電磁流量計中微處理器系統(tǒng)當(dāng)電源瞬態(tài)欠壓，勵磁開關(guān)脈沖動作都會造成微處理器誤動作，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：同步采樣的頻度補償技術(shù)
    同步采樣和工頻電源頻率監(jiān)視補償技術(shù)，是提高抗流量信號電勢中混入工頻干擾和工頻電源頻率波動產(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，使流量信號電勢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補償是保證頻率的動態(tài)波動中，勵磁電源和采樣脈沖得以同步調(diào)整，真正實現(xiàn)同步采樣技術(shù)和同步勵磁技術(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，智能電磁流量計整個硬件采用74HC系列芯片，不僅降低整個功耗，而且提高元器件本身抗干擾能力，為電源流量計小型輕量一體化奠定了基礎(chǔ)。
5：新型勵磁技術(shù)是提高智能電磁流量計抗干擾能力的重要手段
    智能電磁流量計勵磁技術(shù)的發(fā)展，不僅減弱電極極化電勢、泥漿干擾、流動噪聲的影響，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磁和雙頻矩形波勵磁，從而提高電磁流量計整個抗干擾能力，提高電磁流量計的測量精度和可靠性。
儀表選型表
智能型電磁流量計的儀表選型表格見下表：