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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