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| 外形尺寸 | 視管徑不一mm | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 環(huán)保,化工,生物產(chǎn)業(yè),石油,能源 |
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| 重量 | 視管徑不一kg |
產(chǎn)品簡介
詳細介紹
環(huán)保工程流量計基于法拉第電磁感應(yīng)定律,通過測量導(dǎo)電流體在磁場中的感應(yīng)電動勢來推算流體流量。勵磁磁場、感應(yīng)電動勢采集電極、信號運算放大電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器都容易受到工作現(xiàn)場的電場和磁場輻射耦合,因此電磁耦合是流量測量中最主要的干擾方式; 其次被測液體的電化學(xué)反應(yīng)和泥漿干擾是流量測量的另一噪聲來源。
1. 1 微分干擾產(chǎn)生機理及對策 電磁流量計中噪聲的產(chǎn)生機理及對策
在現(xiàn)行的電磁流量計設(shè)計中,低頻矩形波勵磁方式結(jié)合了直流勵磁和交流勵磁兩者的優(yōu)點, 成為主要勵磁方式之一。在低頻勵磁方式下, 其干擾主要表現(xiàn)為: 由勵磁電流突變產(chǎn)生的微分干擾信號[ 1] 。理想勵磁磁場信號為低頻矩形波, 實際上隨著勵磁電流變化 ( dI /dt)在磁場上產(chǎn)生微分干擾信號, 隨著電流的穩(wěn)定, 干擾信號隨之消失, 因此同步采樣技術(shù)可以有效抑制微分干擾信號。實際設(shè)計中, 模數(shù)轉(zhuǎn)化器使用 AD 公司的 24位 Sigma Delta模數(shù)轉(zhuǎn)化器 AD7714。 AD7714 可以分別采用硬件和軟件方式進行采樣開始時間控制, 從而實現(xiàn)同步采樣。采用軟件方式時, 當控制寄存器中FSYNC位為邏輯 1時, 模數(shù)轉(zhuǎn)換器處于復(fù)位狀態(tài); 向該位寫邏輯 0時, 器件開始采樣輸入信號。在應(yīng)用中,低頻勵磁信號由 M SP430單片機內(nèi)部定時器產(chǎn)生, 同時產(chǎn)生采樣信號。如圖 1所示, 采樣開始時間滯后勵磁信號14 個周期。
1. 2 工頻串模干擾產(chǎn)生機理及對策
在電磁流量計的工作現(xiàn)場存在大量工頻信號, 疊加在勵磁回路、 電極、 前端放大器的工頻干擾噪聲對流量的準確測量造成極大影響。其中輻射耦合到勵磁回路的工頻輻射磁場 (包括其諧波 )造成勵磁磁場波動,影響流量測量。
當流體流速較小時, 工頻干擾信號與有效流量信號在同一數(shù)量級, 嚴重影響測量結(jié)果。已知工頻耦合噪聲基波頻率為 50 Hz , 因此可以采用模擬或數(shù)字濾波器使濾波器帶寬限制在 50 Hz以內(nèi)以抑制噪聲。在實際應(yīng)用中使用 Sigma Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD7714內(nèi)部包含的數(shù)字濾波模塊, 數(shù)字濾波器相對模擬濾波器除具有靈活性高、參數(shù)設(shè)置方便等特點之外,還可以降低 A /D 轉(zhuǎn)換期間引入的噪聲。AD7714數(shù)字濾波器為 ( sinx /x )3低通濾波器, 其在頻域的傳遞函數(shù)為:
式中: fs為采樣頻率; AD7714采樣頻率為 1912 kHz ; N為濾波采樣個數(shù); f 為數(shù)字濾波器響應(yīng)頻率。通過設(shè)定濾波采樣個數(shù)可以改變數(shù)字濾波器的截止頻率和一次陷波頻率。在本設(shè)計中綜合考慮模數(shù)轉(zhuǎn)換速度和去除噪聲性能, 設(shè)置 N 值使濾波器截止頻率為 50 Hz, 濾波器頻域響應(yīng)如圖 2所示, 濾波器對工頻 50 Hz及其偶次諧波有很好的抑制作用。
除使用數(shù)字濾波器外, 在 A /D輸入端設(shè)置 RC模擬低通濾波器還可以帶來其他作用。在實際測量觀察到的流量信號中存在尖脈沖噪聲, 可能使模數(shù)轉(zhuǎn)換器飽和, 導(dǎo)致數(shù)字濾波器失效, 使用模擬濾波器可以提前剔除這些信號。
1. 3 共模干擾、 串擾產(chǎn)生機理及對策
共模干擾的產(chǎn)生主要是由于電磁屏蔽缺陷、接地不良、雜散電容等引起返回電流不平衡。共模干擾可能導(dǎo)致電路某些參考電位變化, 是造成電磁流量計零點漂移的原因之一; 同時共模信號產(chǎn)生很高的輻射電場使電路的電磁兼容性惡化。串擾是由于印刷電路板設(shè)計電磁兼容性考慮不足造成信號質(zhì)量下降, 特別是高速走線和模擬電路易受到影響。對由共模干擾信號導(dǎo)致的參考電位變化, 應(yīng)用中流量電壓采用差分形式, 通過雙絞線送入放大器, 前端放大器選用高共模抑制比、 低漂移、 高輸入阻抗的運放, 可以有效抑制共模干擾。
此外, 電磁流量計電路板設(shè)計符合電磁兼容性要求降低串擾對信號的影響: 使用滿足功能要求的速率盡可能低的邏輯器件。選用在邏輯狀態(tài)變換過程中輸入電流消耗更小的元件。盡可能選擇表面封裝的元器件。合理安排元件布局, 模擬與數(shù)字部分隔離,防止數(shù)字信號影響模擬信號。適當配置去耦電容, 選擇合適的電容容量, 去耦電容盡量靠近元器件。對于敏感信號回路, 如時鐘信號、模擬輸入信號嚴格控制回路面積。鋪設(shè)地平面提供低阻抗信號回路, 加強屏蔽效果。
1. 4 其他干擾對策
電化學(xué)極化電動勢干擾是被測液體中電解質(zhì)在感應(yīng)電場作用下在電極表面極化產(chǎn)生的, 是電磁流量計零點漂移的主要原因之一。采用交流勵磁方式可以有效地減小極化電動勢, 此外在應(yīng)用中微處理器運算時將兩次流量電壓采樣值相減, 這樣不但可以減小極化電動勢, 而且可以補償由共模干擾帶來的零點漂移。
泥漿干擾是在測量泥漿、纖維漿等固液兩相特性液體時, 固體顆粒或者氣泡與電極發(fā)生摩擦, 在電極表面的電化學(xué)電動勢突然變化, 電磁流量計傳感器輸出信號輸出尖峰脈沖狀干擾。在低頻勵磁情況下, 泥漿干擾產(chǎn)生的尖脈沖數(shù)量級大, 極大地影響流量的準確測量,在實際設(shè)計中,采用多種信號處理混合方式抑制噪聲,信號處理原理如圖 3所示。
流量計正常運行時,尖峰脈沖噪聲出現(xiàn)的概率小,被測液體流速不會在短時間內(nèi)變化,基于以上特性,對流量信號進行限幅濾波處理: 當前輸入信號相對上周期輸入信號超出噪聲容限范圍, 該信號被認為是噪聲信號,不再進一步計算?；瑒悠骄鶠V波是處理流量信號經(jīng)常采用的信號處理辦法,可以有效降低采樣誤差; 滑動平均濾波函數(shù)的脈沖響應(yīng)時間是受滑動窗口數(shù)控制的, 如果能動態(tài)調(diào)整窗口數(shù)目,那么響應(yīng)速度就會大大提高;在應(yīng)用中使用改進的滑動平均濾波函數(shù),通過響應(yīng)時間控制器控制滑動窗口數(shù),當響應(yīng)時間超過設(shè)定值時,將窗口數(shù)設(shè)置為1,使輸出信號迅速變化,獲得較好的動態(tài)性能。
技術(shù)參數(shù)
公稱通徑（mm） （特殊規(guī)格可定制） | 管道式四氟襯里：DN10～DN1200 | |
管道式橡膠襯里：DN40～DN1200 | ||
流動方向： | 正，反，凈流量 | |
量程比： | 150：1 | |
重復(fù)性誤差： | 測量值的±0.1% | |
精度等級： | 管道式：0.2-0.5%級 | |
被測介質(zhì)溫度： | 普通橡膠襯里：－20～＋60℃ | |
高溫橡膠襯里：－20～＋90℃ | ||
聚四氟乙稀襯里：－30～＋100℃ | ||
高溫型四氟襯里：－20～＋180℃ | ||
額定工作壓力： （高壓可定制） | DN6－DN80：≤1.6MPa | |
DN100－DN250：≤1.0MPa | ||
DN300－DN1200：≤0.6MPa | ||
流速范圍： | 0.1－15m/s | |
電導(dǎo)率范圍： | 被測流體電導(dǎo)率≥5μs/cm | |
電流輸出： | 負載電阻 | 0～10mA：0～1.5kΩ |
4～20mA：0～750 kΩ | ||
數(shù)字頻率輸出： | 輸出頻率上限可在1～5000HZ內(nèi)設(shè)定帶光電隔離的晶體管集電極開路雙向輸出。外接電源≤35V導(dǎo)通時集電極最大電流為250mA | |
供電電源： | AC220V、DC24V或3.6V電池 | |
要求直管段長度 | 上游≥5DN，下游≥2DN | |
連接方式： | 流量計與配管之間均采用法蘭連接，法蘭連接尺寸應(yīng)符合GB11988的規(guī)定 | |
防爆等級： | mdIIBT4 | |
防護等級： | IP65，特殊訂制最高可達IP68 | |
環(huán)境溫度： | －25～＋60℃ | |
相對溫度： | 5%～95% | |
消耗總功率： | 小于20W | |
最大流量和最小流量必須符合下表中的數(shù)值。
| 內(nèi)徑（mm） | 10 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 0.0848 3.39 | 0.1908 7.63 | 0.3391 13.56 | 0.5299 21.20 | 0.8681 34.73 | 1.3565 54.26 | 2.1195 84.78 | 3.5820 143.28 |
| 內(nèi)徑（mm） | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 5.4259 217.04 | 8.478 339.12 | 13.2469 529.88 | 19.0755 763.02 | 33.912 1356.48 | 52.9875 2119.5 | 76.302 3o52.08 | 103.8555 4154.22 |
| 內(nèi)徑（mm） | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 135.468 5425.96 | 171.6795 6867.18 | 211.95 8487 | 256.46 10258.38 | 305.208 12208.22 | 415.422 16616.88 | 542.592 21703.68 | 686.718 27468.82 |
| 內(nèi)徑（mm） | 1000 | 1100 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 |
Qmin(m3/h) Qmax(m3/h) | 847.80 33912 | 1025.838 41033.52 | 1220.832 48833.28 | 1660.688 66467.52 | 2170.368 86814.72 | 2746.872 109874.88 | 3391.20 135648 | 4103.352 164134.08 |
工作原理
電磁流量計的基本測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運動時，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如圖所示。流量計的測量管是由內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管制作，兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上，其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。勵磁線圈由雙向方波脈沖勵磁時，將在與測量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生磁通量密度為B的工作磁場，此時，如果具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測量管，將切割磁力線，并感應(yīng)出電動勢E。電動勢E正比于磁通量密度B，測量管內(nèi)徑d與平均流速v的乘積。電動勢E（流量信號）由電極檢出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器將流量信號放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖、模擬電流等信號，用于流量的控制和調(diào)節(jié)。
其原理公式為：
E=KBDV
式中：
E -------- 為電極間的信號電壓（v）
B -------- 磁通密度（T）
D -------- 測量管內(nèi)徑（m）
V -------- 平均流速（m/s）
K -------- 儀表系數(shù)
式中k, D為常數(shù)，由于勵磁電流是恒流，故B也是常數(shù)，則由E＝KBdV可知，體積流量Q與信號電壓E成正比，即流速感應(yīng)的信號電壓E與體積Q成線性關(guān)系。因此，只要測量出E就可確定流量Q，這是電磁流量計的基本工作原理。
由E＝KBDV可知，被測流體介質(zhì)的溫度、密度、壓力、電導(dǎo)率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會影響測量結(jié)果。至于流動狀態(tài)只要符合軸對稱流動（如層流或者紊流）就不會影響測量結(jié)果。因此說電磁流量計是一種真正的體積流量計。只要用普通的水實際標定后，就可以測量其他任何導(dǎo)電流體介質(zhì)的體積流量，而不需要任何修正。這是電磁流量計的一突出優(yōu)點，是其他任何流量計所沒有的。測量管內(nèi)無活動及阻流部件，因此幾乎沒有壓力損失，并且有*的可靠性。
襯里材料的選擇
電極材料的選擇
選型譜：
| 襯里材料 | 主要性能 | 適用范圍 |
| 聚四氟乙烯 |
| 1.100℃、150℃(特殊訂貨) 2.濃酸、堿等強腐蝕性介質(zhì) 3.衛(wèi)生類介質(zhì) |
| 聚氯丁橡膠 | 1.有好的彈性,高度的扯斷力,耐磨性能好。 2.耐一般低濃酸、堿、鹽介質(zhì)的腐蝕，不耐氧化性介質(zhì)的腐蝕。 | 1.80℃、120℃(特殊訂貨) 2.一般水、污水、磨損性弱的泥漿、礦漿。 |
| 聚氨酯橡膠 | 1.有好的耐磨性(相對于天然橡膠的十倍) 2.耐酸、堿性能較差。 3.不能用于混合有機溶劑的水。 | 1.＜80℃ 2.中性強磨損的礦漿、煤漿、泥漿等 |
| 電極材料 | 耐蝕性能 |
| 含鉬不銹鋼 0Cr18Ni12Mo2Ti | 用于工業(yè)用水、生活用水、污水，具有弱腐蝕性的介質(zhì)，可廣泛用于石油、化工、尿素、維尼綸等工業(yè)。 |
| 不銹鋼涂覆碳化鎢 | 用于無腐蝕性，強磨損性介質(zhì)。 |
| 哈氏合金B(yǎng)(HB) | 對沸點以下一切濃度的鹽酸有良好的耐蝕性，也耐硫酸、磷酸、氫氟酸、有機酸等非氧化性酸、堿、非氧化鹽液的腐蝕。 |
| 哈氏合金C(HC) | 能耐氧化性酸，如硝酸、混酸或鉻酸與硫酸的混合介質(zhì)的腐蝕，也耐氧化性的鹽類如Fe+++、Cu++或含其他氧化劑的腐蝕.如高于常溫的次酸鹽溶液、海水的腐蝕。 |
| 鈦(Ti) | 能耐海水、各種氯化物和次氯酸鹽、氧化性酸(包括發(fā)煙硝酸)、有機酸、堿等的腐蝕、不耐較純的還原性酸(如硫酸、鹽酸)的腐蝕。但如果酸中含有氧化劑 |
| 鉭(Ta) | 具有優(yōu)良的耐腐蝕性，和玻璃很相似。除了氫氟酸、發(fā)煙硝酸、堿外，幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)(包括鹽酸、硝酸、硫酸和王水)的腐蝕。 |
| 鉑銥合金 | 幾乎適用于所有化學(xué)物質(zhì)，但不適用于王水和銨鹽。 |
型號 | 口徑 | ||||||||
XTLD | 3~10000 | ||||||||
代號 | 安裝形式 | ||||||||
Y | 一體式 | ||||||||
F | 分體式 | ||||||||
代號 | 轉(zhuǎn)換器型號 | ||||||||
ZA | 圓形 | ||||||||
ZB | 方形 | ||||||||
代號 | 輸出信號 | ||||||||
I.4 | 4~20mA | ||||||||
f | 頻率 1KHz | ||||||||
Rs | 串行通訊（485） | ||||||||
C | 控制輸出 | ||||||||
代號 | 防爆要求 | ||||||||
N | 無防爆 | ||||||||
EX | 防爆（僅適用于分體式） | ||||||||
代號 | 介質(zhì)溫度 | ||||||||
T1 | ≤65℃ | ||||||||
T2 | ≤120℃ | ||||||||
T3 | ≤180℃(僅適用于分體式） | ||||||||
代號 | 內(nèi)襯材質(zhì) | ||||||||
NE | 氯丁橡膠（≤65℃） | ||||||||
PTFE | 聚四氟乙烯（≤189℃） | ||||||||
PVC | 聚氯乙烯（≤70℃） | ||||||||
代號 | 電極材質(zhì) | ||||||||
316L | 不銹鋼 | ||||||||
HC | 哈氏合金C | ||||||||
HB | 哈氏合金B(yǎng) | ||||||||
Ti | 鈦 | ||||||||
Ta | 鉭 | ||||||||