电磁流量计原理整机装配与故障分析

0弁言
电磁流量计（以下简称EMF）是应用法拉第电磁感应定律制成的一种丈量导电液体体积流量的仪表。50年月初电磁流量计实现了工业化利用，近年下世界规模电磁流量计产量约占工业流量仪表台数的5%～6.5%。
1电磁流量计的原理
1.1电磁流量计的事情原理
电磁流量计的根本原理是法拉第电磁感应定律[1]，即导体在磁场中切割磁力线活动时，在导体两头会感应一个与磁场偏向和导体活动偏向互相垂直的感应电动势。感应电动势的年夜小与感应强度和活动速率成正比。导电性液体在垂直于磁场的非磁性丈量管内流动，与流动偏向垂直的偏向上发生与流量成比例的感应电势，其值如下式：
E=K×B×D×V
式中E-----感应电动势，即流量旌旗灯号，V。
K-----传感器的修正系数。
B-----磁感应强度，T。
D----电极间距及丈量管内径，m。
V----导电介质的均匀流速，m/s。

　　感应电动势“E”是经由过程装在内管道壁上的两个电极来检测的，并经由过程衔接在电极上的引线将感应到的“E”旌旗灯号传至转换器的旌旗灯号处置单位，将旌旗灯号进行放年夜，经由过程单片机进行处置,实现流量、流速的显示，并转换为同一的、尺度的电流旌旗灯号、频率旌旗灯号以及所必要的各类报警旌旗灯号输出，跟着通信技术的成长，电磁流量计也正在从单机仪表慢慢走向收集化仪表的过渡，可便利的实现长途调试，监测及工业进程主动化处置。
1.2电磁流量计的构成
电磁流量计主要由电磁流量传感器和电磁流量转换器构成，衔接方式分为一体型电磁流量计和分体型电磁流量计。传感器安装在所测介质的管道上，将导电介质的流速（流量）线性的变换成感应电势“E”旌旗灯号。
转换器向传感器提供事情磁场的励磁电流，并接受感应电势旌旗灯号，并将旌旗灯号进行一系列的处置，转换成电流、频率旌旗灯号输出。
1.2.1电磁流量传感器
电磁流量传感器的情势主要由励磁方式决议，一样平常由4部门构成。
1）丈量管：被测介质流过的通道。一样平常由内衬绝缘衬里的非导磁资料、非导磁性金属管子（通常使用不锈钢）组成。
2）事情磁场：由励磁线圈通电发生。励磁体系主要由励磁线圈、极靴板、磁轭等组成；励磁线圈通电后发生恒定的磁场，其直接安装在导管上，并与电极轴线垂直，磁场的散布将会影响到电磁流量的线性和反复性。磁轭是使磁力线平均的散布到电极轴线的垂直面上，以进步传感器的丈量精度和丈量稳固性。
3）旌旗灯号检测部门：包含电极、电极引出线、电极屏障罩和接线端子盒等；电极直接与被测介质打仗，感应电压旌旗灯号经由过程电极输出到转换器的旌旗灯号处置单位。
4）壳体：起磁路与外界隔离、掩护作用。
1.2.2电磁流量转换器
传感器发生的电极旌旗灯号或测得的电压,其数值(或旌旗灯号)极其微弱,通常为μV到mV,而且滋扰身分相称繁杂，旌旗灯号幅度直接受到磁场更改的影响，故感应旌旗灯号不克不及直接用于流量的显示。而转换器的义务是将传感器测得的旌旗灯号进行滤波、整形、放年夜，提取真正反响流速年夜小的电压旌旗灯号，这个旌旗灯号经由过程A/D转换成计算机可以直接处置的数字旌旗灯号。
转换器一样平常由低频矩形波（双频、高频）恒流源励磁电路、差动前置放年夜器、主放年夜器、同步采样和坚持电路、模拟电流输出和频率输出及流量积算的变换电路、CPU与外围存储器、键盘显示驱动和数字通信电路、辅助功效如励磁报警、空管报警电路、电源电路等。转换器的一样平常输出类型有4mA～20mA输出、频率/脉冲输出及上下限和非常报警输出等。它还可以经由过程响应的数字接口如：RS485、HART通信、PROFIBUS-PA（现场总线）通报数字旌旗灯号，直接用于进程体系傍边。转换器的类型从励磁办法上可分为恒流源励磁和磁场更改赔偿方式，一样平常常用的是恒流源励磁，它为励磁线圈提供一个恒定的电流。如今的电磁流量计通常采纳直流脉冲方波励磁，以保证电磁流量计的低功耗。
1.3电磁流量计的特色
长处：
布局简单，电磁流量计的丈量通道是一段无阻流检测件的滑腻直管，因不易壅闭实用于丈量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。
电磁流量计因其没有撙节件，被测介质在传感器丈量管道内流动时，不发生因检测流量所形成的压力损失，仅耗费10W～20W的电功率，节能后果明显，对付要求低阻力损失的年夜管径供水管道最为得当。
电磁流量计所测得的体积流量，现实上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化显著的影响。
电磁流量计丈量规模度年夜，无肇端流量的限定，可以丈量靠近于零的及小流量，对付统一口径的传感器，满量程流速在15m/s以下随意率性设定，可选流量规模宽。
电磁流量计的口径规模比其他品种流量仪表宽，从几毫米到3m。可测正反双向流量，仪表输出本色上是线性的，在保证直管段的条件下具有雷同的丈量精度。
耐腐蚀机能好，易于选择与流体打仗件的资料品种，可利用于腐蚀性流体。
毛病：
电磁流量计不克不及丈量电导率很低的液体，一样平常电导率在5μS/cm以下的介质，如石油成品和有机溶剂等。不克不及丈量气体、蒸汽和含有较多较年夜气泡的液体[2]。
通用型电磁流量计由于衬里资料和电断气缘资料限定，不克不及用于较高温度的液体；有些型号仪表用于过低于室温的液体，因丈量管外凝露（或霜）而破坏绝缘。
2电磁流量计的利用
电磁流量计利用范畴普遍，年夜口径仪表较多利用于给排水工程。中小口径常用于难测流体或高要求场合，如：丈量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液等。小口径、微小口径常用于医药工业、食物工业、生物工程等有卫生要求的场合[3]。
3电磁流量计的整机装置与检测
3.1电磁流量转换器的检测
反省购进的电磁流量转换器的整体机能和技术指标是否相符设计尺度，所使用的仪器：台式电流表、频率计、万用表、电磁流量计模拟旌旗灯号器。依照企业尺度和外购转换器的技术协定，对转换器进行复检，查验的内容如下。
3.1.1对付RPmag60系列及智能型电磁流量计转换器需查
---外观反省
装置合理，电路板焊接相符尺度，液晶显示板无较显著的划痕。
---功效性反省
起首输入用户暗码，反省仪表是否能设置和调整。主要反省项目如下：丈量管道口径、仪表量程设置、丈量阻尼光阴、丈量偏向设定、流量零点修正、小旌旗灯号切除点、流量积算显示、电流输出类型、脉冲输出方式、脉冲单元当量、频率输出规模、空管报警容许、空管报警阈值、上、下限报警容许、上、下限报警数值、传感器系数值、励磁方式选择、流量标定系数、仪表计算系数、电流零点修正、电流满度修正、出厂标定系数。
---技术指标反省
用频率计和万用表察看输出频率和输出电流是否与模拟旌旗灯号器输入的流速旌旗灯号同等，并与转换器的原始记载同等。
以上各项及格之后，将转换器接上模拟旌旗灯号源，通电进行老化，光阴为168h。
3.1.2对付电磁流量计转换器（SITRANS
FM系列转换器）需查
---外观反省
记下转换器的类型（MLFB编号），转换器的系列号。
---计量机能反省
转换器接管旌旗灯号端与模拟流量旌旗灯号产生器相连，接管励磁旌旗灯号的两个接管端与模拟流量旌旗灯号产生器对应审察连，模拟流量旌旗灯号产生器一样平常使用1.55m/s，内部法式写入为DN50；转换器的流量显示值是否和模拟流量旌旗灯号产生器设置的流量同等。
---转换器的标识反省
接通电源，查看转换器MLFB编码是否与转换器外部提供的编码相同等，查看无误后，装袋入库。
3.2整机装置与检测
在电磁流量计计量标定完成后，需进行整机装置事情，整机装置之前，转换器和传感器要逐一对应。下面以电磁流量计整机装置为例，详细步调如下。
3.2.1电磁流量计一体型整机装置和检测
---在传感器的SMART-PLUG旌旗灯号传输小板上插入写好的PIC12C509A芯片，打开转换器液晶显示板，拔下用于励磁传输的端子，将接在传感器上的励磁端子插入。
---接电源：此时要注意转换器是220V电源照样24V电源，若接错电源将会烧坏转换器电源保险。
---开机时查看传感器序列号（如99900102）可否呈现，初步断定转换器和传感器通信传输是否正常，随后查看呈现的转换器出厂编号是否与转换器铭牌上的编号同等。
---查看转换器上的菜单
为避免写PIC12C509A法式时失足，要验证6.7.2、6.7.3、6.7.4、5.2.6.1是否与标定值或现实的传感器要求同等。
＊6.7.2CFH值（1m/s液压参比事情前提下的水标定值）
＊6.7.3ZPH值（液压零点的水标定值）
＊6.7.4励磁频率（励磁频率取决于传感器和电源，一样平常DN2~DN100为12Hz，DN125~DN600为6Hz，DN700~DN3000为3Hz）
＊6.5.1励磁电压（励磁电压的节制值，一样平常在23000~30000）
＊5.2.6.1通径（传感器的内部通经，及两个电极之间的间隔，从SMART-PLUG中读取）
---查看各项参数值正确之后，在传感器上用于传输旌旗灯号的扁平电缆的接口处用热溶胶密封，以免在装置或使用中扁平电缆脱落或松动，待热溶胶固化后，将转换器和传感器用配套螺丝上紧，因为在紧固螺丝时，有时会压到励磁线，使励磁线和管道相连，造成励磁电压为零，故需再查一遍菜单6.5.1励磁电压一项。
---以上工序完成之后，将事先打好的标签分离贴到转换器和传感器上，装接地钉。
3.2.2电磁流量计分体型整机装置和检测
在进行电磁流量计分体型整机装置和检测之前，以及在水标定之前，将传感器和转换器分离接上接线盒和端子板。详细装置和检测如下：
---打开接在传感器接线盒上的端子板，将事先写好的PIC12C509A芯片插入SMART-PLUG小板上，后衔接好传输扁平电缆。
---将转换器接好电源，注意事变统一体型。
---将用于检测传输是否正确的三芯励磁电缆线和五芯旌旗灯号电缆线按如下表格1衔接：牢记转换器和传感器上的电缆线衔接必定要逐一对应。

---接好电缆线后，打开电源，反省电磁流量计各项参数是否正确，办法统一体型。
---插下各端子板上的电缆线，在传感器上与SMART小板相连的扁平电缆接口处密封热溶胶，待热溶胶固化后，将端子板固定在接线盒上，此时要注意励磁线不克不及被压在端子板和铝环之间，不然励磁线短路，将烧坏励磁保险，接好端子板后，使用万用表欧姆档丈量5、6、7端子之间的绝缘机能，5、6端子为励磁线，阻值为16Ω左右，5、7和6、7阻值为无限年夜。
---分体型电磁流量计防护品级分IP67和IP68，IP67型防护品级为防尘、防浸水级，IP68为防尘防潜水级。若防护品级为IP68型，则必要接防水电缆线。在传感器接好防水电缆后需灌封胶，目标是防止水进入传感器内部。
以上工序完成之后，将标签分离贴到转换器和传感器上，装接地钉。
4电磁流量计的常见故障反省和阐发
电磁流量计运行中发生故障的第一类为仪表自己故障，即仪表布局件或元器件毁坏引起的故障；第二类为外界缘故原由引起的故障，如：安装不妥，管道内有沉积和污垢等。
电磁流量计常见故障征象有：无流量旌旗灯号、输出晃悠、零点不稳、流量丈量值与利用参比值不符（丈量值与用户的工艺参数不符合）、输出旌旗灯号超满度值等。
通常反省整个丈量体系和断定故障的法式如图2所示。
反省环节包含电磁流量计自己的传感器和转换器以及衔接两者的电缆，电磁流量计上位的工艺管道，下位显示仪表和衔接电缆。

通常采纳的反省办法及反省内容如下：
---电阻法：＊保险丝的通断
＊传输旌旗灯号电缆和励磁电缆的通断
＊励磁线圈的通断
＊电极对称性丈量
＊电极对地的绝缘电阻
＊励磁线圈对地的绝缘电阻
---电流法：＊丈量励磁电流
＊丈量输出电流
---电压法：判别事情电源（包含供电和转换器自己电源）是否正确。
---波形法：在认识线路根基上丈量症结点波形，判别故障地点。
---替代法：应用转换器和传感器间以及转换器内各线路板部件间的交换性，以替代法判别故障地点地位。
---旌旗灯号跟踪法：用流量模拟旌旗灯号产生器替代传感器，在介质未流动的环境下提供流量旌旗灯号，以测试电磁流量转换器。
5停止语
海内的电磁流量计工业利用从20世纪60年月开端，跟着工业技术的迅猛成长，电磁流量计已利用于化工、医药、食物、电力、污水处置等多行业。是以，电磁流量计有很年夜的市场成长远景，对付其所具有的奇特性，制作商必需对每一道工序严厉把关，并赓续进步自身产物的长处。