啤酒酿造关于电磁流量计的应用情况
2016-10-13 17:18:25 点击：
随着啤酒酿造过程中自动化程度的不断提高，电磁流量计的应用也越来越广泛。从粉碎用水计量、洗糟用水计量、过滤麦汁计量、冷麦汁计量、清酒计量、到交包装酒计量等工序中都使用了电磁流量计，为了保证其在应用过程中的测量精度，应了解、注意以下问题。
1 电磁流量计的构成及工作原理
1.1 组成
电磁流量计由传感器和转换器两部分组成，是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。
1.2 工作原理
它是根据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流量成比例。传感器将感应电势作为流量信号，传送到转换器，经放大、变换滤波及一系列的数字处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器输出4~20mA信号和脉冲信号。
2 电磁流量计的安装
2.1 电磁流量计传感器安装地点和位置
可按照需要选择水平、倾斜或垂直安装，但是两电极的轴线应处于水平位置。不管采用何种形式安装，都要求测量管内保证存满被测介质，不能有非满管或气泡聚集在测量管中的现象。也不可把流量计安装在泵的吸入端，防止在管道中形成负压而损坏传感器内的村里。
2.2 上游和下游管道
流量计或多或少会受进口流动状况的影响，所以需保证有良好的流动状况。管道布置会引人流动扰动，最普遍的是流速分布剖面畸变和漩涡。流速剖面畸变通常是由于管路配件局部阻碍（如阀门）或弯头所造成，漩涡普遍是由两个或两个以上空间弯头所引起。若消除以上影响，需保证在传感器的上游侧直管段长度不小于5DN，下游侧直管段长度不小于2DN。DN为传感器的直径，若现场达不到这一要求，则要在上游侧安装流动调整器。
除考虑紧接流量计前的配件外，还应考虑更往上游若于管道配件的组合，因为它们可能是产生最接近配件扰动的扰动源。尽可能拉开各扰动产生件之间的距离以减少影响。
2.3 管径
测量大管径、低流速或小管径、高流速，可选用与管径尺寸不同的流量计口径，并用异径管连接，使流量计运行流速在规定的范围内。
2.4 管道震动
若管道系统有较强的震动，应考虑流量计前后管道上加支撑。如果管道上已经安装有脉动缓冲器（消除泵的影响），但在安装流量计时，还是考虑尽可能远离震动或脉动源为好。
2.5 阀门位置
为了检查零点，应使传感器充满介质并流速为零，这可以通过关闭在传感器上游的截止阀和下游的控制阀来实现。控制阀应安装在流量计的下游，避免上游阀所产生的流速分布畸变。
2.6 维护空间
一般来说，维修人员应能进人到流量计周围，易于维修和能有调换整机的位置。而且要求与传感器连接的管道法兰处有足够的空间，因为传感器的法兰与外壳距离有限，连接螺栓需从管道侧穿人。
2.7 电气连接和电磁干扰
流量计的安装位置应远离强电磁场（如：电动机、变压器或其它电源）。信号电缆应尽可能远离电力电缆和电源，以便将电磁干扰和射频干扰降至最低水平。传感器和变送器连接导线不应超过50米。
2.8 接地
流量计的工作接地应单独接地，不能用公共接地线接地；接地装置与传感器的距离尽可能短；而且接地电阻应严格满足仪表使用说明书的要求。如果传感器安装在金属管道上，且金属管道内壁没有绝缘层时，则可将接地导线接到两个管道法兰上，通过金属管道与流体保持可靠接地。若干扰太强，如此接地不足以抗衡干扰时，则接地导线应从两个管道法兰分别沿金属管道向外延伸至能消除干扰处相连接。此外，传感器、变送器及二次仪表间的回路接地及屏蔽接地也不容忽视。
3 电磁流量计口径、流量以及传感器衬里的选择
3.1 口径的选择
流量计一般介质流速以2~6米/秒为宜，最低不应小于0.3米/秒，最高不得大于12米/秒。如果流速太低，电磁信号降低，造成计量精度下降。若流体中含有固体颗粒，应使流速小于3米/秒。对于粘滞液体，相应流速取较高值，这有助于自动消除电极上的污物，也有利于提高测量精度。
流量、流速与口径三者关系的计算公式为：
Q＝900JID2V
其中Q：流量（米3/小时），V：流速（米/秒），D：口径（米）。
根据公式，可计算出口径的大小。
3.2 流量的选择
流量计口径大小确定后，应根据预设的工艺****流量，增加15%~30%为满量程值。在实际应用中，流量均不得超过满量程值，如超过满量程值，该部分流量误差较大，而满量程与最小流量正常精度范围不得超过20倍
4 电磁流量计的特点
4.1 优点
（1）测量管内无阻流件，压力损失为零，不易堵塞。
（2）只要选择合理的电极及村里材料，即可达到耐腐蚀，耐磨损的要求。
（3）测量结果与液体的压力、温度、密度、粘度、电导率（不小于最低电导率5μS/cm）等物理参数基本无关，不受环境影响，所以测量精度高、工作稳定、可靠。
（4）采用最新模拟信号技术和高性能超大规模集成芯片，对信号进行隔离、滤波、放大及数字处理。精确显示测量结果。
（5）可用于大口径管道测量。
（6）对影响测量结果的参数进行自动监控和修正，对全量程采用分段流量系数的设置和修正，因而扩大了测量范围，提高了智能化程度和测量精度，大大提高了稳定性能。
（7）具有空管保护，测量值断电保护及过量程报警功能，传感器安装不受液体流动方向限制，可实现双向测流。
（8）采用带背光点阵式双排流量显示器，同时显示瞬时流量、累计流量，并能显示工作状态、参数、计量单位等。
（9）量程范围宽，正常适用范围20：1，一般30：1或更大。
4.2 缺点
（1）电导率必须高于厂家要求的最小电导率，才能正常工作。
（2）流量计必须在介质充满管道的条件下测量。
（3）液体夹带气泡时会引起测量误差。
（4）在某些介质中电极会产生污垢，引起所产生的电压信号出现误差。
（5）要求安装在管线上。
（6）价格较高。
（7）当流量计安装在电气危险区域时，必须选择防爆型的。
5 电磁流量计的维护
（1）应定期检查转换器是否进水、受潮及腐蚀。对仪表进线端应做好防水处理。
（2）定期清洗传感器电极及测量管，清洗时，切勿损伤电极及衬里。
（3）定期检查连接电缆的老化及接触程度是否完好（包括接地线）。
（4）制定严格的管理制度，严禁操作人员随意更改内部参数。
6 影响电磁流量计准确工作的因素及采取的措施
（1）传感器内壁出现附着层，附着层主要为流量计长时间工作后形成的垢层与污泥层。附着层除了会微小改变管道内的流通截面外，其主要影响是改变了两电极间的电阻。若附着层的电导率显著高于流体的电导率，则电极回路将出现短路，将无流量信号输出。若附着层为绝缘层，则电极回路将出现断路，使电极间绝缘而送不出流量信号。
采取的措施：
① 针对啤酒酿造过程中大部分流量计没有安装清洗管道，所以需定期拆下传感器清洗电极。如果有条件的话，可安装冲洗管道，定期冲洗电极。
② 在满足工艺的条件下，尽量选择口径小的仪表以提高其流速，加大冲刷效果而减少沉积。
（2）流量计在正常工作期间，必须保证流体充满管道，也不允许液体内存有气泡。如果液体不充满管道，其后果是流体的截面将与管道内截面不一致，造成计算体积流量值偏差。如果被测液体中含有均匀分布的微小气泡，通常不影响流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极表面会使电极回路瞬间断路，而使输出信号出现更大的波动。
采取的措施：严格按照以上的安装要求对流量计进行安装。
（3）流量计在正常工作期间，应避免形形式式的外界寄生电势及本身产生的干扰。电磁流量计是按电磁感应原理工作的，其工作时的流量信号很小，在满量程时只有几个毫伏，而在下限流量时，仅有数十微伏，因此极易受周围的诸如电动机、变压器及一些其它电气设备等产生的电磁感应干扰。大致有以下几种干扰源：
① 周围运行中的电气设备在金属管道上产生杂散电流（如管道上的电焊操作等），这些电流通过管道以及管道内的流体影响电磁流量计。
② 电磁流量计与电机、电器设备公共接地或接至上、下水管道上，使电力设备的漏电流通过公共地线引入电磁流量计。
③ 周围电磁设备的电磁场对信号传输线及电子线路的干扰。
采取的措施：严格按照安装要求对流量计进行安装。
7 结束语
电磁流量计在啤酒酿造的计量过程中，起到了重要的作用，而且故障率低，测量精度比较高。
1 电磁流量计的构成及工作原理
1.1 组成
电磁流量计由传感器和转换器两部分组成，是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。
1.2 工作原理
它是根据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流量成比例。传感器将感应电势作为流量信号，传送到转换器，经放大、变换滤波及一系列的数字处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器输出4~20mA信号和脉冲信号。
2 电磁流量计的安装
2.1 电磁流量计传感器安装地点和位置
可按照需要选择水平、倾斜或垂直安装，但是两电极的轴线应处于水平位置。不管采用何种形式安装，都要求测量管内保证存满被测介质，不能有非满管或气泡聚集在测量管中的现象。也不可把流量计安装在泵的吸入端，防止在管道中形成负压而损坏传感器内的村里。
2.2 上游和下游管道
流量计或多或少会受进口流动状况的影响，所以需保证有良好的流动状况。管道布置会引人流动扰动，最普遍的是流速分布剖面畸变和漩涡。流速剖面畸变通常是由于管路配件局部阻碍（如阀门）或弯头所造成，漩涡普遍是由两个或两个以上空间弯头所引起。若消除以上影响，需保证在传感器的上游侧直管段长度不小于5DN，下游侧直管段长度不小于2DN。DN为传感器的直径，若现场达不到这一要求，则要在上游侧安装流动调整器。
除考虑紧接流量计前的配件外，还应考虑更往上游若于管道配件的组合，因为它们可能是产生最接近配件扰动的扰动源。尽可能拉开各扰动产生件之间的距离以减少影响。
2.3 管径
测量大管径、低流速或小管径、高流速，可选用与管径尺寸不同的流量计口径，并用异径管连接，使流量计运行流速在规定的范围内。
2.4 管道震动
若管道系统有较强的震动，应考虑流量计前后管道上加支撑。如果管道上已经安装有脉动缓冲器（消除泵的影响），但在安装流量计时，还是考虑尽可能远离震动或脉动源为好。
2.5 阀门位置
为了检查零点，应使传感器充满介质并流速为零，这可以通过关闭在传感器上游的截止阀和下游的控制阀来实现。控制阀应安装在流量计的下游，避免上游阀所产生的流速分布畸变。
2.6 维护空间
一般来说，维修人员应能进人到流量计周围，易于维修和能有调换整机的位置。而且要求与传感器连接的管道法兰处有足够的空间，因为传感器的法兰与外壳距离有限，连接螺栓需从管道侧穿人。
2.7 电气连接和电磁干扰
流量计的安装位置应远离强电磁场（如：电动机、变压器或其它电源）。信号电缆应尽可能远离电力电缆和电源，以便将电磁干扰和射频干扰降至最低水平。传感器和变送器连接导线不应超过50米。
2.8 接地
流量计的工作接地应单独接地，不能用公共接地线接地；接地装置与传感器的距离尽可能短；而且接地电阻应严格满足仪表使用说明书的要求。如果传感器安装在金属管道上，且金属管道内壁没有绝缘层时，则可将接地导线接到两个管道法兰上，通过金属管道与流体保持可靠接地。若干扰太强，如此接地不足以抗衡干扰时，则接地导线应从两个管道法兰分别沿金属管道向外延伸至能消除干扰处相连接。此外，传感器、变送器及二次仪表间的回路接地及屏蔽接地也不容忽视。
3 电磁流量计口径、流量以及传感器衬里的选择
3.1 口径的选择
流量计一般介质流速以2~6米/秒为宜，最低不应小于0.3米/秒，最高不得大于12米/秒。如果流速太低，电磁信号降低，造成计量精度下降。若流体中含有固体颗粒，应使流速小于3米/秒。对于粘滞液体，相应流速取较高值，这有助于自动消除电极上的污物，也有利于提高测量精度。
流量、流速与口径三者关系的计算公式为：
Q＝900JID2V
其中Q：流量（米3/小时），V：流速（米/秒），D：口径（米）。
根据公式，可计算出口径的大小。
3.2 流量的选择
流量计口径大小确定后，应根据预设的工艺****流量，增加15%~30%为满量程值。在实际应用中，流量均不得超过满量程值，如超过满量程值，该部分流量误差较大，而满量程与最小流量正常精度范围不得超过20倍
4 电磁流量计的特点
4.1 优点
（1）测量管内无阻流件，压力损失为零，不易堵塞。
（2）只要选择合理的电极及村里材料，即可达到耐腐蚀，耐磨损的要求。
（3）测量结果与液体的压力、温度、密度、粘度、电导率（不小于最低电导率5μS/cm）等物理参数基本无关，不受环境影响，所以测量精度高、工作稳定、可靠。
（4）采用最新模拟信号技术和高性能超大规模集成芯片，对信号进行隔离、滤波、放大及数字处理。精确显示测量结果。
（5）可用于大口径管道测量。
（6）对影响测量结果的参数进行自动监控和修正，对全量程采用分段流量系数的设置和修正，因而扩大了测量范围，提高了智能化程度和测量精度，大大提高了稳定性能。
（7）具有空管保护，测量值断电保护及过量程报警功能，传感器安装不受液体流动方向限制，可实现双向测流。
（8）采用带背光点阵式双排流量显示器，同时显示瞬时流量、累计流量，并能显示工作状态、参数、计量单位等。
（9）量程范围宽，正常适用范围20：1，一般30：1或更大。
4.2 缺点
（1）电导率必须高于厂家要求的最小电导率，才能正常工作。
（2）流量计必须在介质充满管道的条件下测量。
（3）液体夹带气泡时会引起测量误差。
（4）在某些介质中电极会产生污垢，引起所产生的电压信号出现误差。
（5）要求安装在管线上。
（6）价格较高。
（7）当流量计安装在电气危险区域时，必须选择防爆型的。
5 电磁流量计的维护
（1）应定期检查转换器是否进水、受潮及腐蚀。对仪表进线端应做好防水处理。
（2）定期清洗传感器电极及测量管，清洗时，切勿损伤电极及衬里。
（3）定期检查连接电缆的老化及接触程度是否完好（包括接地线）。
（4）制定严格的管理制度，严禁操作人员随意更改内部参数。
6 影响电磁流量计准确工作的因素及采取的措施
（1）传感器内壁出现附着层，附着层主要为流量计长时间工作后形成的垢层与污泥层。附着层除了会微小改变管道内的流通截面外，其主要影响是改变了两电极间的电阻。若附着层的电导率显著高于流体的电导率，则电极回路将出现短路，将无流量信号输出。若附着层为绝缘层，则电极回路将出现断路，使电极间绝缘而送不出流量信号。
采取的措施：
① 针对啤酒酿造过程中大部分流量计没有安装清洗管道，所以需定期拆下传感器清洗电极。如果有条件的话，可安装冲洗管道，定期冲洗电极。
② 在满足工艺的条件下，尽量选择口径小的仪表以提高其流速，加大冲刷效果而减少沉积。
（2）流量计在正常工作期间，必须保证流体充满管道，也不允许液体内存有气泡。如果液体不充满管道，其后果是流体的截面将与管道内截面不一致，造成计算体积流量值偏差。如果被测液体中含有均匀分布的微小气泡，通常不影响流量计的正常工作，但随着气泡的增大，仪表输出信号会出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极表面时，随着气泡流过电极表面会使电极回路瞬间断路，而使输出信号出现更大的波动。
采取的措施：严格按照以上的安装要求对流量计进行安装。
（3）流量计在正常工作期间，应避免形形式式的外界寄生电势及本身产生的干扰。电磁流量计是按电磁感应原理工作的，其工作时的流量信号很小，在满量程时只有几个毫伏，而在下限流量时，仅有数十微伏，因此极易受周围的诸如电动机、变压器及一些其它电气设备等产生的电磁感应干扰。大致有以下几种干扰源：
① 周围运行中的电气设备在金属管道上产生杂散电流（如管道上的电焊操作等），这些电流通过管道以及管道内的流体影响电磁流量计。
② 电磁流量计与电机、电器设备公共接地或接至上、下水管道上，使电力设备的漏电流通过公共地线引入电磁流量计。
③ 周围电磁设备的电磁场对信号传输线及电子线路的干扰。
采取的措施：严格按照安装要求对流量计进行安装。
7 结束语
电磁流量计在啤酒酿造的计量过程中，起到了重要的作用，而且故障率低，测量精度比较高。
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