造紙廠紙漿流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過(guò)程管道上，它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢(shì)信號(hào)，并通過(guò)傳輸線將此信號(hào)送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方，它將傳感器送來(lái)的流量信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信號(hào)成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制。
造紙廠紙漿流量計(jì)能測(cè)量的流體壓力與溫度是有一定限制的.選用時(shí)，使用壓力必須低于該流量計(jì)規(guī)定的工作壓力.目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電磁流量計(jì)的工作壓力規(guī)格為： 小于 50mm口徑，工作壓力為1.6MPa。
造紙廠紙漿流量計(jì)有許多優(yōu)點(diǎn)，但若選型、安裝、使用不當(dāng)，將會(huì)引起誤差增大，示值不穩(wěn)定，甚至表體損壞。
（1）管內(nèi)液體未充滿由于背壓不足或流量傳感器安裝位置不良，致使其測(cè)量管內(nèi)液體未能充滿，故障現(xiàn)象因不充滿程度和流動(dòng)狀況有不同表現(xiàn)。若少量氣體在水管管道中呈分層流或波狀流，故障現(xiàn)象表現(xiàn)為誤差增加，即流量測(cè)量值與實(shí)際值不符；若流動(dòng)是氣泡流或塞狀流，故障現(xiàn)象除測(cè)量值與實(shí)際值不符外，還會(huì)因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現(xiàn)輸出晃動(dòng)；若水平管道分層流動(dòng)中流通截面積氣相部分增大，即液體未滿管程度增大，也會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)，若液體未滿管情況較嚴(yán)重，以致液面在電極以下，則會(huì)出現(xiàn)輸出超滿度現(xiàn)象。
（2）液體中含有固相液體中含有粉狀、顆粒或纖維等固體，可能產(chǎn)生的故障有；①漿液噪聲；②電極表面玷污；③導(dǎo)電沉積層或絕緣沉積層覆蓋電極或襯里；④襯里被磨損或被沉積物覆蓋，流通截面積縮小。
造紙廠紙漿流量計(jì)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(wú)阻流件，因此沒(méi)有附加的壓力損失；測(cè)量管道內(nèi)無(wú)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zui高科的單片機(jī)（MCU）和表面貼裝技術(shù)（SMT），性能可*，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。
智能電磁流量計(jì)除可測(cè)量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可測(cè)量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿液體的體積流量。
造紙廠紙漿流量計(jì)內(nèi)襯材料的選擇
應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性磨損性和溫度來(lái)選擇內(nèi)襯材料
襯里材料 | 耐腐蝕性能 | 工作溫度 | 適用范圍 |
氯丁橡膠Ne | 耐一般低濃度酸堿鹽的腐蝕 | -20～70℃ | 工業(yè)用水污水低濃度酸堿鹽 |
聚氨酯橡膠PO | 有*的耐磨性能,于強(qiáng)磨損性漿液,不耐腐 | -10～60℃ | 含固體顆粒的液體(水泥漿礦漿等) |
聚全氟乙丙烯FEP | 1耐熱耐腐蝕性與PTFE相當(dāng) | -40～180℃ | 除砂漿等強(qiáng)磨損性介質(zhì)外的所有流體。與PTFE一樣,能用于飲料等有衛(wèi)生要求的介質(zhì) |
聚四氟乙烯PTFE | 幾乎可以抵抗所有化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,抗磨損性能較差 | -40～180℃ | 不能用于負(fù)壓管道及磨損性較強(qiáng)的流體 |
造紙廠紙漿流量計(jì)測(cè)量范圍的選擇
內(nèi)徑（mm） | 10 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 |
Qmin（m3/h） | 0.0283 | 0.0636 | 0.12 | 0.176 | 0.29 | 0.452 | 0.7 | 1.19 |
Qmax（m3/h） | 4.24 | 9.54 | 16.96 | 26.5 | 43.42 | 67.85 | 106.0 | 179.0 |
內(nèi)徑（mm） | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 |
Qmin（m3/h） | 1.8 | 2.82 | 4.41 | 6.36 | 11.3 | 17.6 | 25.4 | 34.6 |
Qmax（m3/h） | 271.0 | 424.0 | 662.0 | 954.0 | 1690 | 2650 | 3810 | 5190 |
內(nèi)徑（mm） | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Qmin（m3/h） | 45.2 | 57.2 | 77.6 | 85.5 | 101.0 | 138.0 | 180.0 | 229.0 |
Qmax（m3/h） | 6780 | 8570 | 10600 | 12800 | 15200 | 20700 | 27100 | 34300 |
內(nèi)徑（mm） | 1000 | 1100 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 |
Qmin（m3/h） | 282.0 | 342.0 | 407.0 | 554.1 | 732.7 | 916.0 | 1131.0 | 1368.4 |
Qmax（m3/h） | 42400 | 51300 | 61000 | 83121 | 108566 | 137404 | 169635 | 205258 |
技術(shù)參數(shù)
公稱通徑（mm） | 管道式四氟襯里：DN10～DN2600 | |
管道式橡膠襯里：DN40～DN2600 | ||
流動(dòng)方向： | 正，反，凈流量 | |
量程比： | 1500：1 | |
重復(fù)性誤差： | 測(cè)量值的±0.1% | |
精度等級(jí)： | 管道式：0.5級(jí)，1.0級(jí) | |
被測(cè)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： | DN6－DN80：≤4.0MPa | |
DN100－DN250：≤1.6MPa | ||
DN300－DN2600：≤1.0MPa | ||
流速范圍： | 0.1－15m/s | |
電導(dǎo)率范圍： | 被測(cè)流體電導(dǎo)率≥5μs/cm | |
電流輸出： | 負(fù)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(kāi)路雙向輸出。外接電源≤35V導(dǎo)通時(shí)集電極zui大電流為250mA | |
供電電源： | AC220V或DC24V | |
要求直管段長(zhǎng)度 | 上游≥5DN，下游≥2DN | |
連接方式： | 流量計(jì)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(jí)： | mdIIBT4 | |
防護(hù)等級(jí)： | IP65，特殊訂制zui高可達(dá)IP68 | |
環(huán)境溫度： | －25～＋60℃ | |
相對(duì)溫度： | 5%～95% | |
消耗總功率： | 小于20W | |
造紙廠紙漿流量計(jì)的基本原理
(一)測(cè)量原理
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)一導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢(shì)e，其方向由右手定則確定，其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度L及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度u成正比，如果B， L，u三者互相垂直，則
e＝Blu (3－35)
與此相仿．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線．如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極(圖3—17)則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布，兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：
e＝BD (3－36)
式中， 為管道截面上的平均流速．由此可得管道的體積流量為：
qv＝πDUˉ ＝ （3－37）
由上式可見(jiàn)，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān)．這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理．
需要說(shuō)明的是，要使式（3—37）嚴(yán)格成立，必須使測(cè)量條件滿足下列假定：
①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng)；
②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布；
③被測(cè)液體是非磁性的；
④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。
圖3－17 電磁流量計(jì)原理簡(jiǎn)圖
1－磁極；2－電極；3－管道
(二)勵(lì)磁方式
勵(lì)磁方式即產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式．由前述可知，為使式(3—37)嚴(yán)格成立，*個(gè)必須滿足的條件就是要有一個(gè)均勻恒定的磁場(chǎng)．為此，就需要選擇一種合適的勵(lì)磁方式。目前，一般有三種勵(lì)碰方式，即直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁和低頻方波勵(lì)磁．現(xiàn)分別予以介紹．
1．直流勵(lì)磁
直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用*磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)．這種直流勵(lì)磁變送器的zui大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響．但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過(guò)測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子．在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極．如圖3—18所示．這樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響電磁流量計(jì)的正常工作．所以，直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等．
圖3－18 直流勵(lì)磁方式
2．交流勵(lì)磁
目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大都采用工頻(50Hz)電源交流勵(lì)磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)．交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化于擾．另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)，放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號(hào)要比直流信號(hào)容易得多．
如果交流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B＝Bm sin t （3－38）
則電極上產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)為
e＝Bm D sin t （3－39）
被測(cè)體積流量為
qv= D （3－40）
式中 Bm――磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的zui大值；
――勵(lì)磁電流的角頻率， ＝2 f；
t――時(shí)間；
f――電源頻率．
由式(3－40)可知，當(dāng)測(cè)量管內(nèi)徑D不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm為一定值時(shí)，兩電極上輸出的感生電動(dòng)勢(shì)e與流量qv成正比．這就是交流磁場(chǎng)電磁流量變送器的基本工作原理．
值得注意的是，用交流磁場(chǎng)會(huì)帶來(lái)一系列的電磁干擾問(wèn)題．例如正交干擾．同相干擾等，這些干擾信號(hào)與有用的流量信號(hào)混雜在一起．因此，如何正確區(qū)分流量信號(hào)與干擾信號(hào)，并如何有效地抑制和排除各種干擾信號(hào)，就成為交流勵(lì)磁電磁流量計(jì)研制的重要課題。
3．低頻方波勵(lì)磁
直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)滋方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，70年代以來(lái)，人們開(kāi)始采用低頻方波勵(lì)磁方式．它的勵(lì)磁電流波形其頻率通常為工頻的1／4－l／10．
方波勵(lì)磁電流波形
在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很?。畯恼麄€(gè)時(shí)間過(guò)程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)滋易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象．因此，低頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用．概括一下，電磁流量計(jì)具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
①電磁流量計(jì)能避免交流磁場(chǎng)的正交電磁干擾；
②電磁流量計(jì)消除由分布電容引起的工頻干擾；
③電磁流量計(jì)抑制交流磁場(chǎng)在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流；
④電磁流量計(jì)排除直流勵(lì)磁的極化現(xiàn)象．
造紙廠紙漿流量計(jì)選型
型號(hào) | 說(shuō)明 | |||||||||
KTLDE — | □ | □ | -□ | □ | □ | □ | □ | □ | -□ | |
通徑 |
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| 10-2600mm |
組合 | S | 一體型 | ||||||||
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電極材料 | M | 不銹鋼 | ||||||||
T | Ti（鈦） | |||||||||
D | Ta（鉭） | |||||||||
H | 哈氏合金 | |||||||||
P | Pt鉑 | |||||||||
N | Ni鎳 | |||||||||
輸出方式 | 0 | 無(wú)輸出 | ||||||||
1 | 4-20mA/1-5KHz | |||||||||
2 | 4-20mA | |||||||||
襯里材料 | X | 橡膠 | ||||||||
F | 聚四氟乙烯 | |||||||||
P | 聚乙烯 | |||||||||
J | 聚氨酯橡膠 | |||||||||
就地顯示 | 0 | 無(wú)就地顯示 | ||||||||
1 | 就地顯示 | |||||||||
通訊方式 | 0 | 無(wú)通訊 | ||||||||
1 | RS485 | |||||||||
2 | RS232 | |||||||||
3 | Mobdus | |||||||||
4 | Hart | |||||||||
接地 | 0 | 無(wú)接地環(huán) | ||||||||
1 | 有接地環(huán) | |||||||||
2 | 有接地電極 | |||||||||
上限流量 | （n） | 上限流量（量程）m3/h | ||||||||
例：選用一臺(tái)就地顯示型電磁流量計(jì)測(cè)量污水，用戶管道為DN50，要求橡膠材料襯里，不銹鋼電極，4～20mA輸出，無(wú)通訊，上限流量為30m3/h。型號(hào)應(yīng)為：KTLDE－50S－M1X100－30
造紙廠紙漿流量計(jì)安裝場(chǎng)所的選擇
為了使電磁流量計(jì)工作穩(wěn)定可靠，在選擇安裝地點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的要求：
1.盡量避開(kāi)鐵磁性物體及具有強(qiáng)電磁場(chǎng)的設(shè)備(大電機(jī)、大變壓器等)，以免磁場(chǎng)影響傳感器的工作磁場(chǎng)和流量信號(hào)。
2.應(yīng)盡量安裝在干燥通風(fēng)之處，避免日曬雨淋，環(huán)境溫度應(yīng)在-20～＋60℃，相對(duì)濕度小于85%。
3.流量計(jì)周圍應(yīng)有充裕的空間，便于安裝和維護(hù)。
安裝建議
電磁流量計(jì)的測(cè)量原理不依賴流量的特性，如果管路內(nèi)有一定的湍流與漩渦產(chǎn)生在非測(cè)量區(qū)內(nèi)（如：彎頭、切向限流或上游有半開(kāi)的截止閥）則與測(cè)量無(wú)關(guān)。如果在測(cè)量區(qū)內(nèi)有穩(wěn)態(tài)的渦流則會(huì)影響測(cè)量的穩(wěn)定性和測(cè)量的精度，這時(shí)則應(yīng)采取一些措施以穩(wěn)定流速分布：
a. 增加前后直管段的長(zhǎng)度；
b. 采用一個(gè)流量穩(wěn)定器；
c. 減少測(cè)量點(diǎn)的截面。
水平和垂直安裝
傳感器可以水平和垂直安裝，但是應(yīng)該確保避免沉積物和氣泡對(duì)測(cè)量電極的影響，電極軸向保持水平為好。垂直安裝時(shí)，流體應(yīng)自下而上流動(dòng)。
傳感器不能安裝在管道的zui高位置，這個(gè)位置容易積聚氣泡。
確保滿管安裝
確保流量傳感器在測(cè)量時(shí)，管道中充滿被測(cè)流體，不能出現(xiàn)非滿管狀態(tài)。
如管道存在非滿管或是出口有放空狀態(tài)，傳感器應(yīng)安裝在一根虹吸管上。
彎管、閥門和泵之間的安裝
為保證測(cè)量的穩(wěn)定性，應(yīng)在傳感器的前后設(shè)置直管段，其長(zhǎng)度由下圖給出。如做不到則應(yīng)采用穩(wěn)流器或減小測(cè)量點(diǎn)的截面積。
傳感器不能安裝在泵的進(jìn)水口
為避免負(fù)壓，傳感器不能安裝在泵的進(jìn)水口，而應(yīng)安裝在泵的出水口。
傳感器的進(jìn)口直管段和出口直管段
比較理想的安裝地點(diǎn)應(yīng)選擇測(cè)量點(diǎn)前后有足夠的直管段。進(jìn)口直管段應(yīng)≥5D，出口直管段≥3D(D為傳感器公稱口徑）。
插入式進(jìn)口直管段應(yīng)≥ 20 D ， 出口直管段≥7D(D為傳感器公稱口徑）。
管道出口為放空時(shí)的安裝
當(dāng)出口為放空狀態(tài)時(shí)，傳感器不應(yīng)安裝在管道放空之處，應(yīng)安裝在較低處。
傳感器安裝在管道下方處時(shí)，應(yīng)保證傳感器內(nèi)被液體充滿，不能出現(xiàn)空管狀態(tài)。
串聯(lián)安裝和平行安裝
如果有幾個(gè)傳感器需要按順序串聯(lián)在同一管道上，每個(gè)傳感器之間的距離至少應(yīng)為2個(gè)傳感器的長(zhǎng)度。
如果兩個(gè)以上的傳感器彼此并行安裝，傳感器的距離必須大于1m。
傳感器的接地措施
傳感器產(chǎn)生的流量信號(hào)非常小，在滿量程時(shí)也只有幾個(gè)毫伏，所以傳感器接地應(yīng)良好。電磁流量計(jì)的接地要求有兩個(gè)方面：
1.從電磁流量計(jì)的工作原理和流量感應(yīng)信號(hào)電流的回路來(lái)分析,傳感器和轉(zhuǎn)換器的接地端必須與被測(cè)介質(zhì)同電位。
2.接地。以大地為零電位，減少外界干擾。一般情況下,工藝管道都是金屬管，本身都是接地的,這點(diǎn)要求很容易滿足。但是在外界電磁場(chǎng)干擾較大的情況下,電磁流量計(jì)應(yīng)另行設(shè)置接地裝置，接地線采用截面大于5mm2的多股銅線,傳感器的接地線絕不能接在電機(jī)或其它設(shè)備的公共地線上,以避免漏電流的影響。接地電阻應(yīng)小于10Ω。
a.傳感器在金屬管道上安裝(金屬管道內(nèi)壁沒(méi)有絕緣涂層)，按下圖接地。
b.傳感器在塑料管道上或在有絕緣襯里的管道上安裝,傳感器的兩端應(yīng)安裝接地環(huán)、或接地法蘭、或帶有接地電極的短管,按下圖接地。
使管內(nèi)流動(dòng)的被測(cè)介質(zhì)與大地短路,具有零電位，否則，電磁流量計(jì)無(wú)法正常工作。
