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JF2-Y型电磁流量计

工作原理
电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当导电液体流过包围在磁场中的测量管时,在流向和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速V成正比的感应电动势E。磁场强度B是一常数(由线圈电流控制)、检测电极之间的距离D也是固定的,因此液体流速V是感应电动势E的唯一变量,电磁流量计的输出信号与流量呈线性关系。

电磁流量计特点
    适用于各种导电液体的流量测量,如自来水、污水、泥浆、纸浆、各类饮料、化学原料、 粘稠液体和悬浮液。
    测量结果不受温度、压力、密度、电导率等介质物理特性和工况条件的影响,其输出信号与被测流体的体积流量成正比。
    强腐蚀性、强磨损性介质具有良好的适应性。
    具有优异的量程比,在低流速或流量变化幅度较大的应用领域(如自来水行业)具有良好的适用性。
    具有正/反双向流量测量功能。
应用行业
    给排水 :江河湖泊的原水、自来水、民用生活污水、工厂排放出的工业废水等。
    冶金:钢铁企业中连铸系统的多段冷却、高炉系统中的风口检漏等。
    造纸: 纸浆的生产过程中浆液的液固两相流以及造纸过程中的洗浆,脱墨和黑液等。
    石化:带腐蚀性的酸、碱、 盐和导电的有机溶液等。
    食品和医药:啤酒、饮料等生产过程的计量与控制。
    其它
JF2-Y型电磁流量计的特点

 

 


一.智能化方面
1.具有电极污染在线诊断功能及介质电导率过低提示
    电极是电磁流量计非常重要而又十分敏感的部件,一旦其被污染,如长期接触不清洁介质或化学反应致使电极表面生成绝缘膜或被绝缘物质覆盖,那么都会造成流量计不正常工作,轻则影响测量准确度,重则不能工作,所以对其状态进行检测是十分必要的。通过简单的菜单操作,JF2-Y型电磁流量计就可以自动对电极进行监测,一旦发现其被污染,就会显示“L”、“h”或“H”,分别表示轻度、中度或严重污染,进行报警,提醒用户及时处理。
    电磁流量计测量介质的电导率值一般要求大于5uS/cm,被测介质电导率值高于下限值一个数量级为最佳,即高于50uS/cm。如果被测介质电导率过低,有可能影响测量的稳定性和准确性。JF2-Y型电磁流量计在被测介质电导率值过低时,会显示“≡”,提醒用户注意。
2.具有可靠的空管(或液面在电极以下)检测功能
    一般不具有空管(或液面在电极以下)检测功能的电磁流量计,在管道是空管(或液面在电极以下)时,仪表瞬时流量会显示一个随机数值,不能可靠的回零,这给计量会带来误差。
    电磁流量计的空管检测一般分为二种:第一种方法是通过检测电极的交流噪音信号大小来判断是否空管(或液面在电极以下),这是一种被动检测。目前市场上的很多厂家生产的电磁流量计都使用该方法进行空管检测。该方法优点是电路设计简单,成本低,空管检测时不会影响正常流量测量。但是由于交流噪音信号是随机信号,随仪表的口径、现场工况等不同而变化,所以该方法存在检测不可靠的致命弱点。第二种方法是仪表发出检测信号,然后通过计算该信号大小来判断是否空管(或液面在电极以下),这是一种主动检测。该方法电路设计复杂,成本高,时序要求严格。该方法的优点是空管检测可靠、稳定,不受仪表或外部环境影响。JF2-Y型电磁流量计空管检测采用的是第二种方法。当仪表检测到空管(或液面在电极以下)时,瞬时流量回零,同时在瞬时流量前显示“E”。
3.具有励磁回路断开及励磁电路故障检测功能
    由于现场或人为接线原因,尤其是分体式电磁流量计,可能发生励磁电缆断开或虚接,或者电磁流量计本身励磁电路出现问题不能工作, JF2-Y型电磁流量计都能自动检测到这些故障,并在瞬时流量前显示“P”,提示用户。

二.设计制作 

1.复杂的多层电路板设计由于电磁流量计检测的都是毫伏级的微弱信号,所以即便是非常小的干扰信号,都会影响仪表的测量结果。
目前国产仪表电路板普遍采用2层板,设计制作简单,成本低,抗干扰性较差。JF2-Y型电磁流量计主电路板采用的是6层板,设计制作复杂,成本是普通双面板的5-6倍,抗干扰性好,从而保证了仪表测量的稳定性和可靠性。这在国产仪表中是少见的。主电路板元器件完全采用贴片封装,机器焊接。
2.成熟的传感器制作技术
JF2-Y型电磁流量计传感器结构完全采用进口技术制造,能长期可靠稳定运行。
每个传感器都进行灌装密封处理,即使长期处于潮湿的环境中,传感器电极及励磁线圈也不会受潮。
技术参数

口径范围 DN10-2000mm
电极材料 1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、Hb、Hc、Ta等
内衬材料 聚四氟乙烯、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、耐酸橡胶等
测量介质 电导率>5uS/cm(水>50uS/cm)导电性液体(含固液二相流)
仪表精度 ≤±0.5 %
重复性 ≤±0.2 %
流速范围 0-10 m/s
介质温度 分体式:-25℃-+150℃(视内衬材料而定)
一体式:-10℃-+70℃
环境温度 -10℃-+55℃
工作压力 0.6  MPa-4.0 MPa(视口径而定)
防护等级 分体式:传感器IP68,转换器IP65; 一体式:IP65
输出信号 4-20mA (0-20mA、0-24mA )或1-5V (0-5V、0-6V);频率/累计脉冲
通讯接口 RS485
适用电源 AC 220V±10% 50Hz/60Hz
应用 给排水系统;矿浆,泥浆,纸浆等二相液;酸碱等腐蚀液
安装形式 一体式、分体式
功耗 ≤15 VA
连接法兰 符合GB9119标准
连接电缆 厂家专用电缆

外形尺寸及传感器额定压力、重量


          分体式传感器                                             分体式转换器                                           一体式



                           

                                        分体式转换器尺寸图


                


                                        分体式传感器尺寸图


          

                                        一体式电磁流量计尺寸图
 

口径
(mm)

公称压力(MPa)

外形尺寸(mm)

n×φ

传感器重量
(大约)(Kg)

L

D

K

H

h

10

4.0

150

90

60

45

248

4×14

4

15

150

95

65

155

253

4×14

4

20

150

105

75

292

263

4×14

6

25

150

115

85

300

271

4×14

6

32

150

140

100

332

303

4×18

8

40

150

150

110

340

311

4×18

8

50

200

165

125

354

325

4×18

13

65

200

185

145

372

343

8×8

13

80

200

200

160

386

357

8×18

15

100

1.6

250

220

180

408

379

8×18

20

125

250

250

210

425

396

8×18

25

150

300

285

240

468

439

8×22

30

200

1.0

350

340

295

521

492

8×22

50

250

450

395

350

560

560

12×22

65

300

500

445

400

610

560

12×22

85

350

500

505

460

670

620

16×22

120

400

600

565

515

730

680

16×26

165

 

450

 

600

615

565

770

720

20 × 26

210

500

600

670

620

830

780

20 × 26

240

600

600

780

725

930

880

20 × 30

320

700

700

895

840

1040

990

24 × 30

360

800

800

1015

950

1150

1100

24 × 33

410

900

900

1115

1050

1250

1200

28 × 33

460

1000

1000

1230

1160

1360

1310

28 × 36

610

1200

0.6

1200

1405

1340

1580

1530

32 × 33

 

1400

1400

1630

1560

1690

1640

36 × 36

 

1600

1600

1830

1760

1900

1850

40 × 36

 

1800

1800

2045

1970

2170

2120

44 × 39

 

2000

2000

2265

2180

2380

2330

48 × 42

 

选型注意事项

选型的第一步就是对仪表将来的运行现场情况要有具体的、详细的、明确的了解,主要包括以下几点:
    ①测介质成分,以及该介质的电导率 (参见附表2)。电磁流量计既可以测电导率大于5uS/cm液体还可以测液固两相流,如水煤浆,矿浆,污水,泥浆,纸浆等,如被测介质中含有大量的铁磁性固体物质、气泡或直径很大的固体颗粒,测量都会受影响,甚至不能测量。一般情况要求气泡或固体颗粒的体积含量不超过5%,固体颗粒的直径不大于3mm。
    ②测量管在任何时刻必须完全充满介质,电磁流量计在非满管或空管的情况下不能正常工作。
    ③现场系统管道的最大压力不能超过仪表的额定压力(见传感器部分)。
    ④测介质的温度范围以及环境温度范围,要符合仪表说明书的要求。
    ⑤现场系统管道的最大流速、最小流速,以及正常流速范围。最大流速不超过10m/s;为了保证测量精度,最小流速最好大于等于0.3m/s;正常流速最好在1.5m/s-3.0m/s这一流速范围内,这也是仪表最佳测量范围。

 

传感器选型

传感器的选型主要考虑因素有:传感器的种类、口径、压力、电极材料、内衬材料、防护等级、尺寸大小、连接法兰等。
    ①口径的选择:如果是新建的项目或设计,在选择口径时,应遵循的原则就是:保证正常流速在0.3m/s---10m/s范围内即可,最优选择是正常流量在下面的《口径、流速、流量的关系表》的斜体红色数值范围内。当然,新工程刚上马,系统流速处于较低状态,随着系统的正常运行,流速会处于较高状态,这时只要更改现场仪表的量程就能适应,不需要更换仪表。如果现场流速过低,而且现场条件允许的话,可以通过在传感器的前后加装变径管,以满足要求,加装变径管应注意以下问题:
第一,为了加装变径管后不过多影响流速场的分布,不影响仪表的测量精度,能把变径管视为直管段的一部分,要求变径管的中心锥角α不大于15°,越小越好,如下图


第二,加装变径管后会产生一定的压力损失,压力损失为
ΔP=ρ/200ξ1 V22+ξ2 V22+ξ3 V12)
ΔP---损失的压力,单位MPa
ρ---被测介质密度,单位Kg/m3
ξ1 、ξ3---分别是渐缩管、渐扩管的系数,该值与雷诺数有关,例如:
α=8°时,ξ1、ξ3的值:

d1/d2

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

ξ1

0.018

0.023

0.0255

0.028

0.03

0.0308

0.0315

0.0323

0.0332

ξ2

0.01

0.02

0.07

0.15

0.26

0.43

0.64

0.9

1.25


ξ2 =0.02 传感器管系数
V1、V2--- 分别是变径管前方系统管道流速、传感器管道流速,单位m/s

                                       口径、流速、流量对照表
 

流速 m/s
流量m3/h
口径mm 

0.3

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

8.0

10.0

10

0.085

0.283

0.565

0.848

1.131

1.414

1.696

2.626

2.827

15

0.191

0.636

1.272

1.909

2.545

3.181

3.817

5.089

6.362

20

0.339

1.131

2.262

3.393

4.524

5.655

6.786

9.048

11.310

25

0.530

1.767

3.534

5.301

7.069

8.836

10.603

14.137

17.671

32

0.869

2.895

5.791

8.686

11.581

14.476

17.372

23.162

28.953

40

1.357

4.524

9.048

13.572

18.096

22.619

27.143

36.191

45.239

50

2.121

7.069

14.137

21.206

28.274

35.343

42.412

56.549

70.686

65

3.584

11.946

23.892

35.838

47.784

59.730

71.675

95.567

119.459

80

5.429

18.096

36.191

54.287

72.382

90.478

108.573

144.765

180.956

100

8.482

28.274

56.549

84.823

113.097

141.372

169.646

226.195

282.743

125

13.254

44.179

88.357

132.536

176.715

220.893

265.072

353.429

441.786

150

19.085

63.617

127.235

190.852

254.469

318.086

381.704

508.938

636.173

200

33.930

113.097

226.195

339.292

452.389

565.487

678.584

904.779

1130.97

250

53.015

176.715

353.429

530.144

706.858

883.573

1060.29

1413.72

1767.15

300

76.341

254.469

508.938

763.407

1017.88

1272.35

1526.81

2035.75

2544.69

350

103.908

346.361

692.721

1039.08

1385.44

1731.80

2078.16

2770.89

3463.61

400

135.717

452.389

904.779

1357.17

1809.56

2261.95

2714.34

3619.12

4523.89

500

212.057

706.858

1413.72

2120.58

2827.43

3534.29

4241.15

5654.87

7068.58

600

305.364

1017.88

2035.75

3053.63

4071.50

5089.38

6107.26

8143.01

10178.8

700

415.632

1385.44

2770.89

4156.33

5541.77

6927.21

8312.65

11083.5

13854.4

800

542.868

1809.56

3619.12

5428.67

7238.23

9047.79

10857.3

14476.5

18095.6

900

687.066

2290.22

4580.44

6870.66

9160.88

11451.1

13741.3

18321.8

22902.2

1000

848.229

2827.43

5654.87

8482.30

11309.7

14137.2

16964.6

22619.5

28274.3

    ②电极材料的选择:针对不同的被测介质,考虑到其腐蚀性不同,应选择不同的电极材料,下表是常用电极和其耐腐性能,详见附表1。

材料

耐腐蚀性能

耐酸钢 (1Cr18Ni9Ti) 对硝酸、冷磷酸及其它无机酸,多种盐及碱溶液,有机酸,海水等耐腐蚀性强。对硫酸、盐酸、氢氟酸,对沸腾的蚁酸、草酸、工业铬酸、氢酸钠、氯、溴、碘等介质化学稳定性差,不耐腐蚀
含钼不锈钢 (0Cr18Ni12Mo2Ti) 用于工业用水、生活用水、污水,硝酸、室温下小于5%的硫酸、沸腾的磷酸、蚁酸、碳酸、碱溶液和各种中性溶液,一定压力下的亚硫酸、海水、醋酸等,也可用于石油、化工、尿素 、维尼纶等工业
哈氏合金B(Hb) 对沸点以下的一切浓度的盐酸有良好的耐腐蚀性,也耐硫酸、磷酸、氢氟酸、有机酸等非氧化性酸、碱、非氧化盐液的腐蚀
哈氏合金C(Hc) 能耐氧化性酸,如硝酸、混酸或铬酸与硫酸的混合物的腐蚀,也耐氧化性的盐类如含三价铁离子、二价铜离子,或其它氧化剂的腐蚀,如高于常温的次氯酸盐、海水的腐蚀
钽 (Ti) 具有优良的耐腐蚀性,和玻璃很相似。除氢氟酸、发烟硫酸碱外,几乎能耐一切化学介质如盐酸、硝酸、王水的腐蚀
铂-铱合金 几乎适用于所有化学物质,但不适用于王水和铵盐。

   ③内衬材料的选择:如电极一样,对于不同的介质,由于其腐蚀性、温度、磨损性不同,所以要有针对性的选择内衬材料,下表是常用衬里材料的性能及其适用范围,详见附表1

内衬材料 主要性能 适用范围
聚四氟乙烯(PTFE) 它是塑料中化学性能最稳定的一种材料,能耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸和王水,也能耐浓碱和有机溶剂 耐磨性和粘结性差 -40℃-+180℃> 酸、碱等强腐蚀性介质 卫生类介质
氯丁橡胶 有极好的弹性,高强的扯断力,耐磨性能好 耐一般低浓度酸、碱、盐介质的腐蚀,不耐氧化性介质的腐蚀

1.小于80℃
2.测一般水、污水、泥浆、矿浆

聚氨酯橡胶 有极好的耐磨性能(相当于天然橡胶的十倍) 耐酸、碱性能差 不能用于混有有机溶剂的水

1.小于70℃
2.中型强磨损的矿浆、煤浆、泥浆

耐酸橡胶(硬橡胶) 可耐常温下的盐酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾。 忌强氧化剂。

1.小于25℃-+90℃
2.一般的酸、碱、盐溶液

合成橡胶 密封性好 良好的耐磨性,高度的扯断力 小于80℃ 一般水、污水、泥浆

传感器额定压力、防护等级、尺寸大小
   ④传感器口径的不同,对应的额定压力也不同;传感器结构的不同,对应的防护等级及尺寸大小也不同,详细情况见下面的说明和图表。
   关于防护等级的说明:IP65为防水型,即可允许水龙头从任何方向对仪表喷水,喷水压力为0.3MPa。出水量为12. 5L/min,喷水口离仪表距离3m。IP67为防浸水型,即仪表可短时间全部浸入水中,试验时最高点应在水下至少150cm,持续时间至少为30min。IP68为潜水型,应能长期在水中工作,其侵入的最大深度由制造厂与用户协商。
   JF2-Y电磁流量分为一体式和分体式两大类,一体式的传感器防护等级为IP65,分体式的传感器防护等级为IP68,分体式的转换器防护等级为IP65。现场对仪表的防护等级要求较高的,如安装在地面以下的,有可能受到水淹没的,或仪表安装在水下的,用户就必须选用分体式的。

⑤连接法兰的选择:
   除特殊情况外,一般应选公制法兰,与之相配对的法兰也按公制制造,法兰标准为国标GB9119,一般都符合所选的仪表耐压标准。如现场有特殊法兰或超过仪表耐压等级,可特殊订货。

转换器选型注意事项
   转换器选型针对分体式电磁流量计而言,分为壁挂式或盘装式二种,根据现场实际情况,主要考虑以下几 点。
输出信号的选择:
   ①模拟信号输出:包括4-20mA 输出、0-20mA 输出、0-24mA 输出、0-5V输出、0-6V输出、1-5V输出,共6种,用户可根据自己的需要,任选一种,切记:这6种输出只能选取其中的一种,不能同时选取二种输出。
    数字通讯:RS485输出。详细参数见说明书。
    频率/脉冲输出:该脉冲输出类型可由用户定义,一种可定义为量程对应1KHz频率,量程内流量对应的频率按比例减小;另一种可定义为一个脉冲代表一定(1.0m3、0.1m3 、0.01m3 三种)的累计流量。详细情况见说明书。
工作环境
   ②工作环境温度:-10℃-+55℃;
   防护等级:

安装点及安装环境的选取

①选取要点:
   系统正常运行时测量管必须保证满管。如出现非满管,流量计就不能正常工作,读数可能是忽大忽小的随机数;
   传感器上游要有一定的直管段,但其长度与其它流量仪表(如超声波流量计)相比较要求较低。上游如有90°弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀等扰流件,一般要求离电极中心线(不是传感器进口断面)有5倍直径(5D)长度的直管段,如是上游有闸阀且没有全部打开,一般要求10D长度的直管段;下游直管段长度一般为2D-3D,或更短;
   ◆安装传感器时尽量保持电极水平位置,以免气泡覆盖电极而出现读数不稳;条件允许传感器应安在自下而上流动的立管上,这样管内不易存气,同时保证工作时是满管,而且无沉积物生成,还可以减少液体内固体颗粒及杂质对内衬的磨损;
   ◆注意管道液体流动方向与传感器的标识一致;
   ◆尽可能避免测量管出现负压,如传感器不可安装在泵的抽吸侧;
   ◆尽可能避开附近的大电机、大变压器等,以免引起电磁干扰;
   ◆选择振动较小的位置安装传感器;
   ◆测量不同液体的混合介质时,传感器应安装在混合点的上游,如安装在下游,必须装在混合已经均匀或化学反应充分完成段;
   ◆尽可能避开周围环境高浓度腐蚀性气体;如是一体机要避免雨淋或浸没以及阳光直照,环境的相对湿度和温度要符合仪表说明书的要求;

②现场传感器安装位置的典型案例

图1:为了日后系统及流量计的检修维护方便,条件允许应如此图安装旁通管道;
图2:安在泵的抽吸侧,会因管道出现负压而损坏传感器内衬,所以应安装在泵出口侧 处,而且N点距离泵尽可能远些;
图3:流量计应尽可能安装在阀门的上游侧处,不应安装在下游侧处, 如受现场条件限制必须安装在d点,在阀门未全开时,d点距离阀门至少10D。
图4:此图中的e处、f处是优先选择安装点, g处是管道最高点易积聚气泡不宜安装,h处于下降管段,可能出现非满管情况,故更不宜安装。
图5:水平管道应安装在稍稍上升的管道区,如图i处;
图6:当流量计安装在如图示的落差管上时,如落差高度超过5米时,应在流量计的下游的最高处,如图j 处,安装排气阀;
图7:当敞口灌入或排放,流量计应安装在管道的低段区,如图k处。
③接地
本公司生产的管段式传感器均是三电极式,其中底部的电极是接液电极,也就是通常说的接地电极,这样在非金属绝缘管道或有绝缘内衬的金属管道上安装传感器时,一般情况下无需另加接地环。
出厂时仪表配2根接地线,安装时要求在与仪表两端连接的法兰上各钻一个M5×10的螺孔,把接地线用M5×8不锈钢螺丝牢靠固定在两边法兰上。如下图示。
通常情况下无需单独外加接地线,但传感器上有预留的接地点,以备在特殊环境下如安装环境有较大干扰时,通过该处外加接地线保证整个仪表可靠、良好接地以减少干扰,接地线可采用截面大于4mm2 的多股铜线,接地电阻应小于10Ω,且不能接在电机、变频器或其它大电器设备的公共地线上,如下图示。

电缆的选择与敷设

分体式流量计传感器与转换器之间连接电缆,必须采用厂家提供的专用电缆。电缆长度主要取决于三个因素:信号电缆类型、被测介质的电导率、励磁电缆铜芯截面积。
①信号电缆的选用:
信号电缆最大长度与被测介质的电导率有关,详见下图。如现场传输电缆长度不超过30m,可采用厂家提供的单层屏蔽二芯A型电缆,如超过30m而且被测介质电导率较低,应采用双层屏蔽二芯B型电缆,同时根据被测介质电导率(参见“附2”)参照下图,必须要求现场实际传输长度不超过图表中的最大值。


②励磁电缆的选用:
本厂提供的励磁电缆是二芯PVC护套单屏蔽电缆,根据传输的距离选用不同的铜芯截面积。传输电缆长度不超过150m,可采用铜芯截面积为0.75mm²的Ⅰ型电缆;传输距离在150m---300m,可采用铜芯截面积为1.5mm²的Ⅱ型电缆; 传输距离超过300m,可采用铜芯截面积为2.5mm²的Ⅲ型电缆。
③其他电缆的选用:
电源电缆或转换器的输出信号电缆用户可自行采用普通的电缆线,现场条件恶劣建议选用带屏蔽IP68型电缆作为转换器的输出信号电缆,且屏蔽层的一端接地。
④电缆的敷设
信号电缆和励磁电缆线越短越好;不能将多余的电缆卷在一起,应将多余的剪掉并重新焊接好;信号电缆必须与其它电源电缆严格分开,不能敷设在同一管子内,也不能平行敷设或绞合在一起,应单独穿在接地保护钢管内,以防干扰信号。

 

 

 
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