氫硫酸流量計的襯里與電*與產(chǎn)品型號的選擇
氫硫酸流量計電*材料的選擇
應(yīng)根據(jù)被測的流體的腐蝕性來選擇電*的材料,請查有關(guān)腐蝕手冊,對于特殊流體應(yīng)作試驗(yàn)
材料 | 耐 腐 蝕 性 能 |
316L |
適用:1、生活用水,工業(yè)用水,原水井水,城市污水, 2、弱腐蝕性酸、堿、鹽溶液 |
哈氏合金B(yǎng) |
適用:1、鹽酸(濃度小于10%),一切濃度的氫氧化銨堿溶液 2、氫氧化鈉(濃度小于50%),一切濃度的氫氧化銨堿溶液 3、磷酸,有機(jī)酸 不適用:鹽酸 |
哈氏合金C |
適用:1、混酸如鉻酸與硫酸的混合溶液 2、氧化性鹽類如Fe++、Cu++、海水 不適用:鹽酸 |
鈦(Ti) |
適用:1、鹽,如:(1)氯化物(氯化物/鎂/鋁/鈣/銨/鈦等) (2)鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、次氯酸鹽、海水 2、濃度小于50%氫氯化鉀、氫氧化銨、氫氧化鋇堿溶液 不適用:鹽酸、硫酸、磷酸、氫氟酸,氰氧化鋇堿溶液 |
鉭(Ta) |
適用:1、鹽酸(濃度小于40%),稀硫酸和濃硫酸(不包括發(fā)煙硫酸) 2、二氧化氯,氯化鎂,次氯酸,氰化鈉,乙酸鉛等 3、硝酸(包括發(fā)煙硝酸)等氧化性酸,溫度低于80℃的王水 不適用:堿,氫氟酸 |
鉑(Pt) |
適用:幾乎所有的酸、堿、鹽溶液(包括發(fā)煙硫酸、發(fā)煙硝酸) 不適用:王水、銨鹽 |
氫硫酸流量計襯里材料的選擇
應(yīng)根據(jù)被測的流體的腐蝕性來選擇襯里的材料,請查有關(guān)腐蝕手冊,對于特殊流體應(yīng)作試驗(yàn)
襯里材料 | 主要性能 | 適用范圈 |
聚四氛乙烯下E |
1.它是塑料中化學(xué)性能*穩(wěn)定的一種材料,能耐沸騰的鹽酸、硫 酸、硝酸和王水、也能耐濃堿和各種有機(jī)溶劑 .耐磨性和枯接性能差。 |
1.一40℃一+1 80℃ .酸、堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì) .衛(wèi)生類介質(zhì)4.不適用于負(fù)壓管道 |
氧丁橡膠〔〕PRENE |
1.有*好的彈性、高強(qiáng)的扯斷力、耐磨性能好 .耐一般低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)的腐蝕不耐氧化性介質(zhì)的腐蝕 |
1.<65℃ .側(cè)一般水、污水、泥漿、礦漿 |
聚全氛代乙丙烯 |
化學(xué)性能*穩(wěn)定的一種材料.可適用于已知任何有機(jī)溶荊或試加 介質(zhì)或在高沒下也不受影晌。 |
1.一40℃~180℃ .適用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)3.衛(wèi)生級介質(zhì) |
聚氛乙烯 |
適用于各種堿、鹽、硫酸、硝酸、磷酸等及它們的水溶液,不耐 濃硫酸、發(fā)煙硫酸、醋附類、醚類、鹵代經(jīng)芳胺。 |
I。一25℃~70℃ .側(cè)一般水、污水、泥漿、礦槳、煤漿 .一般酸、堿、鹽溶液 |
氫硫酸流量計的具體分類
市場上通用型產(chǎn)品和特殊型儀表從不同角度作如下分類。
氫硫酸流量計按激磁電流方式劃分,有直流激磁、交流(工頻或其他頻率)激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。幾種激磁方式的波形見右圖。
按輸出信號連接和激磁(或電源)連線的制式分類,有四線制和二線制。
按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類,有分體型和一體型。
按流量傳感器與管道連接方式分類,有法蘭型、夾持型(夾持型氫硫酸流量計)、衛(wèi)生型(衛(wèi)生型氫硫酸流量計)、插入型(插入式氫硫酸流量計)、螺紋連接(油任連接的高壓氫硫酸流量計)。注:
按流量傳感器電*是否與被測液體接觸分類,有接觸型和非接觸型。
按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類,有短管型和插入型(插入式氫硫酸流量計)。
按用途分類,有通用型、防爆型、衛(wèi)生型、防侵水型和用于明渠流量測量的潛水型(明渠流量計)。
一、 氫硫酸流量計 按激磁電流方式分類
(1)、直流激磁
直流激磁氫硫酸流量計用于測量液體金屬流量,如常溫下汞和高溫下液態(tài)納、鋰、鉀等。在快中子增殖核反應(yīng)堆一次回路中用于測量攝氏500余度的熔融納流量,見到過有應(yīng)用于DN300mm管道儀表的報道。干法效驗(yàn)流量值,與濕法(實(shí)流)效驗(yàn)相比,精度可達(dá)3% 。除由電磁鐵值流激磁產(chǎn)生次場外,也有用永久磁鐵磁場的較小口徑傳感器。
本類儀表在我國一般流程工業(yè)中應(yīng)用還屬探索階段,20世紀(jì)60~70年代曾成功地應(yīng)用于測量電解槽常溫泵流量;有色冶金工業(yè)也曾試用于測量熔鋅液流量,因鋅液在測量管內(nèi)壁結(jié)垢及氧化鋅等原因,未使用成功。
(2)、交流激磁
早期氫硫酸流量計用于50Hz工頻市電激磁,產(chǎn)生正弦波交變磁場;采用交流激磁的理由是為了避免像用直流激磁時電磁表面產(chǎn)生*化現(xiàn)象,但是由于易受市電鎖引起的與流量信號同相應(yīng)各種感應(yīng)噪聲的疊加,形成零點(diǎn)漂移等,現(xiàn)在已漸被低頻矩形波激磁所代替。這些疊加的感應(yīng)噪聲是由以下一些原因產(chǎn)生的。
1)液體中渦電流產(chǎn)生與流量信號同相位噪聲,電*污染形成的噪聲和零點(diǎn)漂移;
2)磁回路中鐵損偏移了激磁電流與磁場間相位,使原來在信號回路中變壓器效應(yīng)所形成的正交(90°)噪聲相移,產(chǎn)生相同噪聲;
3)激磁線圈與信號線間以及激磁線圈與流體間的靜電感應(yīng)噪聲。
但是交流激磁流量傳感器的磁感應(yīng)強(qiáng)度通常涉及得較高,有較大信號電動勢(約為1mV 每1m/s,矩形波激磁僅0.2~0.3mV)和較高信噪比的優(yōu)點(diǎn)。此外,在測量固液雙相的礦漿等流體時,低頻矩形波激磁方式在固體擦過電*表面產(chǎn)生尖峰的漿液噪聲,會使輸出信號波動,工頻交流激磁的氫硫酸流量計則不存在這一缺點(diǎn)。因此國內(nèi)外還有一些儀表制造廠繼續(xù)提供工頻或其他頻率交流激磁的氫硫酸流量計。
(3)、低頻矩形波激磁
自1975年低頻矩形波激磁方式發(fā)表以來,以其功耗小、零點(diǎn)穩(wěn)定,電*污染影響小等優(yōu)點(diǎn),得到很快發(fā)展,成為迄今主要激磁方式。低頻矩形波激磁波形有“正-負(fù)”二值者,有“正-零-負(fù)-零”三值者,分別如右上圖中b、c所示。三值激磁用無激磁期間的信號改善零點(diǎn)穩(wěn)定性。流量信號在信號電壓基本恒定的區(qū)間采樣取得。激磁頻率為市電的 1/32 ~ 1/2 ,常用 1/8 ~1/4之間。小口徑儀表用較高頻率,大口徑儀表用較低頻率,由制造廠按所用傳感器口徑來設(shè)定。國外也有可由用戶設(shè)定頻率的儀表,例如商業(yè)名為“可編程鍵控儲存(Programmable Keyed Storage)氫硫酸流量計”。
矩形波形波交變激磁雖不受慢的*化電壓變化影響,但由于穩(wěn)定磁場短期間直流采用相對于急劇變化的*化電壓,還會產(chǎn)生急劇的輸出變化。此外流體中固體顆粒撞擊電*,其表面氧化膜破損,表面電位變化形成尖峰狀噪聲,輸出呈現(xiàn)大幅晃動。這一現(xiàn)象稱作漿液噪聲,發(fā)生于高濃度漿液或含土沙粒的液體,影響了低頻矩形波氫硫酸流量計的應(yīng)用。
頻率較高的工頻激磁比低頻矩形波激磁抗?jié){液噪聲性能優(yōu)越的原因;還可以用漿液噪聲頻率特性說明之。下圖是紙漿漿液噪聲頻譜一例,低頻段噪聲電平大,高頻段噪聲小,即所謂1/ ƒ特性。因此較高頻率激磁噪聲電平低,可獲得較高的S/N比的信號。
(4)、雙頻激磁
雙頻激磁是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波,如右圖所示的用兩種頻率采樣和低通、高通濾波器,得到高頻和低頻兩種信號,合成后得流量信號,克服了低頻矩形波激磁存在的漿液噪聲和流動噪聲,提高儀表的穩(wěn)定性和響應(yīng)性??焖夙憫?yīng)性可反映頻率高達(dá)1Hz的柱塞泵的流動狀況。
二、氫硫酸流量計按輸出信號連接分類
(1)、四線制
傳統(tǒng)氫硫酸流量計的輸出信號線和電源線(或流量傳感器和傳感器間的激磁電流線)分別由2組各2根導(dǎo)線的四線制組成,仍是當(dāng)前的主要制式。
(2)、二線制
當(dāng)前溫度、壓力/差壓、流量和物位等參量現(xiàn)場儀表趨向于輸出信號和電源共用導(dǎo)線的二線制儀表發(fā)展。二線制儀表毋須市電電源,而氫硫酸流量計常裝在無市電供給的偏僻場所,采用二線制可節(jié)省市電布線工程費(fèi)用。
二線制氫硫酸流量計電源供給的設(shè)計思路上又分為零信號輸出電流(即4mA)供給、大于零信號輸出供給和電池(或太陽電池)供給。
電池供電型氫硫酸流量計和電磁式水表適應(yīng)配置于遠(yuǎn)離城市配水池或郊外污水處理后排放點(diǎn)等市電引入困難的場所。有些型號儀表電池使用壽命一年,有些則長達(dá)8~10年。
1993年日本修訂計量法規(guī)定DN350mm以下貿(mào)易證明用水管儀表的試用品種從傳統(tǒng)旋翼式水表擴(kuò)展到電磁式水表。今后用作水表的氫硫酸流量計要符合水表標(biāo)準(zhǔn)的要求,測量精度只需2%~5%,但氫硫酸流量計本體必須要帶積算顯示和舍友外接電源。例如愛知時計電機(jī)的SU系列電磁式水表消耗功率僅2mW,內(nèi)藏電池可用8年以上。
三、氫硫酸流量計按傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝方式分類
(1)、分體型
分體型是氫硫酸流量計*普遍應(yīng)用的形式,如右圖所展示的,傳感器接入管道,轉(zhuǎn)換器裝在儀表室或人們易于接近的傳感器附近,相距數(shù)十到數(shù)百米。為防止外界噪聲侵入,信號電纜通常采用雙層屏蔽。測量電導(dǎo)率較低液體而相聚超過30m時,為防止電纜部分電容造成信號衰減,內(nèi)層屏蔽也有要求接上與芯線同電位低阻抗源的屏蔽驅(qū)動。分離型轉(zhuǎn)換器可遠(yuǎn)離現(xiàn)場惡劣環(huán)境,電子部件檢查、調(diào)整和參數(shù)設(shè)定就比較方便。
(2)、一體型
傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起直接輸出直流電流(或頻率)標(biāo)準(zhǔn)信號,實(shí)際上成為電磁流量變送器。一體型縮短了二者之間信號線和激磁線的連接長度,并使之物外接,隱蔽在儀表內(nèi)部,從而減少信號衰減和空間電磁波噪聲侵入。同樣測量電路與分體型相比可測較低電導(dǎo)率的液體。取消了信號線和激磁線的布線,簡化電氣連接,儀表價格和安裝費(fèi)用均相對便宜,較多采用于小管徑儀表。隨著二線制儀表的商品化發(fā)展,一體型儀表將會有較快發(fā)展。但如果由于管道布置限制,安裝在不易接近的場所,則維護(hù)不便。此外,轉(zhuǎn)換器電子部件裝于管道上,將受到流體溫度和管部震動的較大限制。
四、氫硫酸流量計按流量傳感器與管道連接方式分類
(1) 法蘭連接
法蘭連接時傳統(tǒng)的連接方式,傳感器兩端有連接法蘭,與管道法蘭間用螺栓固定之,可單向安裝。大口徑傳感器都采用本連接方式。體積和重量都比夾裝連接方式大。
DN15~600mm 氫硫酸流量計的兩法蘭面間長度,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已制定標(biāo)準(zhǔn)(ISO 13359;1998)予以統(tǒng)一。
(2) 夾裝連接
夾裝連接時近年發(fā)展的連接方式,傳感器本身無法蘭,以較長的螺栓夾持在管道兩法蘭之間接入管系。本方式傳感器體積小重量輕,對于不同壓力規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)管系法蘭孔距適應(yīng)性強(qiáng);但只適用于較小管徑(200mm一下),承受液體工作壓力較低。
(3) 衛(wèi)生型連接
右圖中式衛(wèi)生型連接一例,與國際制酪聯(lián)合會IDF加持件相連接,實(shí)現(xiàn)快速拆卸和安裝,便于日常頻繁的清洗。
(4) 螺紋連接
下圖中式小口徑儀表螺紋連接方式。該類儀表較多應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等工業(yè)和藥業(yè)配比注入等場所。螺紋連接還有較多應(yīng)用于石油、地質(zhì)勘探等16~25MPa以上高壓注水或水泥漿液流量測量,螺紋形狀則為梯形。
五、氫硫酸流量計按流量傳感器電*是否與被測液體接觸分類
(1) 接觸型電*
與液體接觸的電*是EMF的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),通常為一對電*,大口徑儀表業(yè)有用兩對電*。非滿管型EMF也有用3對電機(jī)或條形電*。
(2) 非接觸型電*
大面積電*緊貼襯里(或絕緣測量管)外表面,以電容耦合方式檢拾流量信號,可測量比接觸型電*的電容檢測方式的氫硫酸流量計簡稱電容式氫硫酸流量計,其原理看下圖。前置放大器置于傳感器內(nèi)僅靠電*,激磁頻率比通常EMF高,為50/2Hz,也有超過100Hz者。本類儀表不會產(chǎn)生電*鈍化、氧化和觸媒作用等電*表面效應(yīng)噪聲,也機(jī)會不存在流動噪聲和漿液噪聲。襯里內(nèi)表面覆蓋油脂等非導(dǎo)電層或薄絕緣結(jié)構(gòu)層也不會影響測量;但覆蓋層若為導(dǎo)電膜則儀表將無指示。
國外有些儀表制造廠稱這類儀表為無電*氫硫酸流量計。
六、氫硫酸流量計按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類
(1) 短管型
短管型結(jié)構(gòu)即如傳統(tǒng)氫硫酸流量計的結(jié)構(gòu),流量傳感器帶有測量管段連接到管道系統(tǒng)中。
(2) 插入型
插入型流量傳感器實(shí)質(zhì)上是電磁流速傳感器,激磁線圈和電*組裝成桿狀,從待測管道上開孔中插入,測得的流速與轉(zhuǎn)換器預(yù)置的管道面積等系數(shù)相乘鹽酸求取流量。除單點(diǎn)的“點(diǎn)流速”外,還有側(cè)多點(diǎn)“徑流速”者。
本型儀表適用于大型管道,因?yàn)槭菧y量局部流速推算流體流量,測量精度遠(yuǎn)低于短管型,通常僅用于過程控制,不適宜應(yīng)用于貿(mào)易核算計量。但是價格相對便宜。應(yīng)用特點(diǎn)還可參閱插入式流量計。
七、氫硫酸流量計按用途分類
(1) 通用型
在冶金、石化、造紙、印染、紡織、給水、污水處理等工業(yè)一般較多采用分體型中、大口徑法蘭連接方式;醫(yī)藥、生物、精細(xì)化工等工業(yè)常用微小口徑、小口徑儀表,一體型夾裝連接方式或螺紋連接方式適用場所較多。
(2) 防爆型
防爆型氫硫酸流量計應(yīng)用于有易燃?xì)夥盏膱鏊?。由于大部?strong>氫硫酸流量計的幾次電流能量較大,通常設(shè)計成隔爆型、充砂型、澆封型和氣密型等。但是現(xiàn)在有些氫硫酸流量計激磁功率大幅度降低,也有了本質(zhì)安全型即以前所稱安全火花型,流量傳感器部分和轉(zhuǎn)換部分有條件組成一體,全部裝在危險區(qū)域內(nèi)。
(3) 衛(wèi)生型
乳酪、食品、醫(yī)藥、生物化學(xué)等工業(yè)要求定時通蒸汽滅菌,傳感器要便于拆卸清洗,與管道連接部分要求用快速裝卸的衛(wèi)生型規(guī)定的結(jié)構(gòu),與液體接觸的材質(zhì)應(yīng)是無毒無害的。
(4) 耐潛水型
本型傳感器應(yīng)用于安裝在地面下的窨井,可承受短時間水侵沒,相當(dāng)于外殼防護(hù)等級IP67或NEMA6;還有相當(dāng)于防護(hù)等級IP68者,則可承受長期潛水。
(5) 潛水型
本型儀表用于測量明渠或非滿管暗渠自由水面自然流下的水路流量,如工業(yè)排水和下水等。傳感器裝在明渠截流擋板下部,長期浸在水下。用于大流量時刻安裝多臺與傳感器形狀相同的分流模型,以擴(kuò)大流量。
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