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硫酸流量计

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产品名称: 硫酸流量计
产品型号: XT-LDE
产品展商: 翔腾仪表
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简单介绍

硫酸流量计工作原理基于法拉第电磁感应定律,通过测量导电流体在磁场中的感应电动势来推算流体流量。硫酸流量计励磁磁场、感应电动势采集电极、信号运算放大电路以及模数转换器都容易受到工作现场的电场和磁场辐射耦合,因此电磁耦合是流量测量中*主要的干扰方式; 其次被测液体的电化学反应和泥浆干扰是流量测量的另一噪声来源。


硫酸流量计  的详细介绍
    硫酸流量计工作原理基于法拉第电磁感应定律,通过测量导电流体在磁场中的感应电动势来推算流体流量。硫酸流量计励磁磁场、感应电动势采集电极、信号运算放大电路以及模数转换器都容易受到工作现场的电场和磁场辐射耦合,因此电磁耦合是流量测量中*主要的干扰方式; 其次被测液体的电化学反应和泥浆干扰是流量测量的另一噪声来源。
1. 1 微分干扰产生机理及对策 硫酸流量计中噪声的产生机理及对策
    在现行的电磁流量计设计中,低频矩形波励磁方式结合了直流励磁和交流励磁两者的优点, 成为主要励磁方式之一。在低频励磁方式下, 其干扰主要表现为: 由励磁电流突变产生的微分干扰信号[ 1] 。理想励磁磁场信号为低频矩形波, 实际上随着励磁电流变化 ( dI /dt)在磁场上产生微分干扰信号, 随着电流的稳定, 干扰信号随之消失, 因此同步采样技术可以有效抑制微分干扰信号。实际设计中, 模数转化器使用 AD 公司的 24位 Sigma Delta模数转化器 AD7714。 AD7714 可以分别采用硬件和软件方式进行采样开始时间控制, 从而实现同步采样。采用软件方式时, 当控制寄存器中FSYNC位为逻辑 1时, 模数转换器处于复位状态; 向该位写逻辑 0时, 器件开始采样输入信号。在应用中,低频励磁信号由 M SP430单片机内部定时器产生, 同时产生采样信号。如图 1所示, 采样开始时间滞后励磁信号14 个周期。
1. 2 工频串模干扰产生机理及对策
    在硫酸流量计的工作现场存在大量工频信号, 叠加在励磁回路、 电极、 前端放大器的工频干扰噪声对流量的准确测量造成极大影响。其中辐射耦合到励磁回路的工频辐射磁场 (包括其谐波 )造成励磁磁场波动,影响流量测量。


    当流体流速较小时, 工频干扰信号与有效流量信号在同一数量级, 严重影响测量结果。已知工频耦合噪声基波频率为 50 Hz , 因此可以采用模拟或数字滤波器使滤波器带宽限制在 50 Hz以内以抑制噪声。在实际应用中使用 Sigma Delta模数转换器 AD7714内部包含的数字滤波模块, 数字滤波器相对模拟滤波器除具有灵活性高、参数设置方便等特点之外,还可以降低 A /D 转换期间引入的噪声。AD7714数字滤波器为 ( sinx /x )3低通滤波器, 其在频域的传递函数为:


式中: fs为采样频率; AD7714采样频率为 1912 kHz ; N为滤波采样个数; f 为数字滤波器响应频率。通过设定滤波采样个数可以改变数字滤波器的截止频率和一次陷波频率。在本设计中综合考虑模数转换速度和去除噪声性能, 设置 N 值使滤波器截止频率为 50 Hz, 滤波器频域响应如图 2所示, 滤波器对工频 50 Hz及其偶次谐波有很好的抑制作用。


    除使用数字滤波器外, 在 A /D输入端设置 RC模拟低通滤波器还可以带来其他作用。在实际测量观察到的流量信号中存在尖脉冲噪声, 可能使模数转换器饱和, 导致数字滤波器失效, 使用模拟滤波器可以提前剔除这些信号。
1. 3 共模干扰、 串扰产生机理及对策
    共模干扰的产生主要是由于电磁屏蔽缺陷、接地不佳、杂散电容等引起返回电流不平衡。共模干扰可能导致电路某些参考电位变化, 是造成电磁流量计零点漂移的原因之一; 同时共模信号产生很高的辐射电场使电路的电磁兼容性恶化。串扰是由于印刷电路板设计电磁兼容性考虑不足造成信号质量下降, 特别是高速走线和模拟电路易受到影响。对由共模干扰信号导致的参考电位变化, 应用中流量电压采用差分形式, 通过双绞线送入放大器, 前端放大器选用高共模抑制比、 低漂移、 高输入阻抗的运放, 可以有效抑制共模干扰。
    此外, 电磁流量计电路板设计符合电磁兼容性要求降低串扰对信号的影响: 使用满足功能要求的速率尽可能低的逻辑器件。选用在逻辑状态变换过程中输入电流消耗更小的元件。尽可能选择表面封装的元器件。合理安排元件布局, 模拟与数字部分隔离,防止数字信号影响模拟信号。适当配置去耦电容, 选择合适的电容容量, 去耦电容尽量靠近元器件。对于敏感信号回路, 如时钟信号、模拟输入信号严格控制回路面积。铺设地平面提供低阻抗信号回路, 加强屏蔽效果。
1. 4 其他干扰对策
    电化学极化电动势干扰是被测液体中电解质在感应电场作用下在电极表面极化产生的, 是电磁流量计零点漂移的主要原因之一。采用交流励磁方式可以有效地减小极化电动势, 此外在应用中微处理器运算时将两次流量电压采样值相减, 这样不但可以减小极化电动势, 而且可以补偿由共模干扰带来的零点漂移。
    泥浆干扰是在测量泥浆、纤维浆等固液两相特性液体时, 固体颗粒或者气泡与电极发生摩擦, 在电极表面的电化学电动势突然变化, 电磁流量计传感器输出信号输出尖峰脉冲状干扰。在低频励磁情况下, 泥浆干扰产生的尖脉冲数量级大, 极大地影响流量的准确测量,在实际设计中,采用多种信号处理混合方式抑制噪声,信号处理原理如图 3所示。


    流量计正常运行时,尖峰脉冲噪声出现的概率小,被测液体流速不会在短时间内变化,基于以上特性,对流量信号进行限幅滤波处理: 当前输入信号相对上周期输入信号超出噪声容限范围, 该信号被认为是噪声信号,不再进一步计算。滑动平均滤波是处理流量信号经常采用的信号处理办法,可以有效降低采样误差; 滑动平均滤波函数的脉冲响应时间是受滑动窗口数控制的, 如果能动态调整窗口数目,那么响应速度就会大大提高;在应用中使用改进的滑动平均滤波函数,通过响应时间控制器控制滑动窗口数,当响应时间超过设定值时,将窗口数设置为1,使输出信号迅速变化,获得较好的动态性能。
硫酸流量计特点:
1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
2、测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低;
3、系列公称通径DN6~DN3000。传感器衬里和电极材料有多种选择;
4、转换器采用新颖励磁方式,功耗低、零点稳定、**度高。流量范围度可达1500:1;
5、转换器可与传感器组成一体型或分离型;
6、转换器采用16位高性能微处理器,2x16LCD显示,参数设定方便,编程可靠;
7、电磁流量计为双向测量系统,内装三个积算器:正向总量、反向总量及差值总量;可显示.庄、反流量,并具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART;
8、转换器采用表面安装技术(SMT),具有自检和自诊断功能;
硫酸流量计衬里选择

硫酸流量计电极选择

硫酸流量计工作原理
电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律(如下图):导电液体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电势;

         测量流量时,导电性液体以速度V流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压,其感应电压信号通过二个或二个以上与液体 直接接触的电极捡出,并通过电缆送至转换器通过智能化处理,然后LCD显示或转换成标准信号4~20ma和0-1khz输出。
  量程范围确认
        一般工业用电磁流量计被测介质流速以2~4m/s为宜,在特殊情况下,*低流速应不小于0.2m/s,*高应不大于8m/s。若介质中含有固体颗粒,常用流速应小于3m/s,防止衬里和电极的过分磨擦;对于粘滞流体,流速可选择大于2m/s,较大的流速有助于自动消除电极上附着的粘滞物的作用,有利于提高测量精度。
       在量程Q已确定的条件下,即可根据上述流速V的范围决定流量计口径D大小,其值由下式计算:                         
                                               Q=πD²V/4   
                          Q:流量(㎡/h)  D:管道内径   V:流速(m/h)

      电磁流量计的量程Q应大于预计的*大流量值,而正常的流量值以稍大于流量计满量程刻度的50%为宜。


 

XT-LDE系列硫酸流量计的结构:
一台完整的电磁流量计通常由六大部分组成(见图1):
1、磁路系统:
用于产生磁场,通常有直流或交流磁场之分。一般电磁流量计都选择50HZ工频电源激励产生的交变磁场。
2、测量导管:
其作用是让被测液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路,测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成,可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。
3、电极:
用于引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成,且被要求与衬里齐平,以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。
4、外壳:
一般由铁磁材料制成,是分配制度励磁线圈的外罩,并隔离外磁场的干扰。
5、内衬:
在测量导管的内侧及法兰密封面上,有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体,其作用是增加测量导管的耐腐蚀性,防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料一般为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
6、转换器:
由液体流动产生的感应电势信号十分微弱,受各种干扰因素的影响很大,转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

 

硫酸流量计主要技术参数:

执行标准

JB/T 9248—1999

公称通径

15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800、3000

*高流速

15m/s

**度

DNl5~DN600

示值的:±0.35%(流速≥1m/s);±3mm/s(流速<0.99m/s)

DN700—DN3000

示值的±0.53%(流速≥0.83m/S);±4mm/s(流速<0.83m/S)

流体电导率

≥5uS/cm

公称压力

4.0MPa

1.6MPa

1.0MPa

0.6MPa

6.3、10MPa

DNl5~DN150

DNl5~DN600

DN200~DN1000

DN700~DN3000

特殊订货

环境温度

传感器

—25℃—十60℃

转换器及一体型

—10℃—十60℃

衬里材料

聚四氟乙烯、聚氯丁橡胶、聚氨酯、聚全氟乙丙烯(F46)、加网PFA

*高流体温度

—体型

70℃

分离型

聚氯丁橡胶衬里

80℃;120℃(订货时注明)

聚氨酯衬里

80℃

聚四氟乙烯衬里

100℃;150℃(订货时注明)

聚全氟乙丙烯(F46)

加网PFA

信号电极和接地电极材料

不锈钢0Crl38Nil2M02Ti、哈氏合金C、哈氏合金B、钛、钽、铂/铱合金、不锈钢涂覆碳化钨

电极刮刀机构

DN300—DN3000

连接法兰材料

碳钢

接地法兰材料

不锈钢1Crl8Ni9Ti

进口保护法兰材料

DN65—DNl50

不锈钢1Crl8Ni9Ti

DN200~DNl600

碳钢十不锈钢1Crl8Ni9Ti

外壳防护

DNl5~DN3000分离型橡胶或聚氨酯衬里传感器

IP65或IP68

其他传感器、——体型流量计和分离型转换器

IP65

间距(分离型)

转换器距离传感器一般不超过100m

XT-LDE系列硫酸流量计流量范围:

口径mm

流量范围m3/h

口径mm

流量范围m3/h

φ15

0.061~6.361

φ450

57.231~5722.651

φ20

0.111~11.31

φ500

70.651~7065.001

φ25

0.181~17.661

φ600

101.741~10173.61

φ40

0.451~45.221

φ700

138.471~13847.41

φ50

0.711~70.651

φ800

180.861~18086.41

φ65

1.191~119.41

φ900

228.911~22890.61

φ80

1.811~180.861

φ1000

406.941~40694.41

φ100

2.831~282.601

φ1200

553.901~55389.61

φ150

6.361~635.851

φ1600

723.461~72345.61

φ200

11.31~1130.41

φ1800

915.621~91562.41

φ250

17.661~176.251

φ2000

1130.41~113040.001

φ300

25.431~2543.401

φ2200

1367.781~136778.41

φ350

34.621~3461.851

φ2400

1627.781~162777.61

φ400

45.221~4521.61

φ2600

1910.381~191037.61

硫酸流量计选型:
型号

口径

 

XT-LDE

15~2600

 

 

代号

安装形式

 

Y

一体式

F

分体式

 

代号

转换器型号

ZA

圆形

ZB

方形

 

代号

输出信号

I.4

4~20mA

f

频率 1KHz

Rs

串行通讯(485)

C

控制输出

 

 代号

防爆要求

 N

无防爆

EX

防爆(仅适用于分体式)

 

代号

介质温度

T1

≤65℃

T2

≤120℃

T3

≤180℃(仅适用于分体式)

 

代号

内衬材质

NE

氯丁橡胶(≤65℃)

PTFE

聚四氟乙烯(≤189℃)

PVC

聚氯乙烯(≤70℃)

 

代号

电极材质

316L

不锈钢

HC

哈氏合金C

HB

哈氏合金B

Ti

Ta

 

 

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