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如何降低电磁流量计的外部电磁干扰?

来源:未知 作者:隔离变压器厂家 时间:2020-07-10 16:47 点击量:
[若何降低电磁流量计的外部电磁干扰?]:电磁流量计的工作道理是基于法拉第的电磁感应道理,工业生产中的电力措施和电器设备又好多,必然会对于电磁流量计的电磁感应发生或多或少的影响,严重的可会影响到电磁流量计的正确测量。凭据经验总结,电磁流量计的...

电磁流量计的工作道理是基于法拉第的电磁感应道理,工业生产中的电力举措和电器设备又良多,必然会对于电磁流量计的电磁感应发生或多或少的影响,严重的可会影响到电磁流量计的精确测量。凭据经验总结,电磁流量计的干扰源首要来自于工频电磁干扰、流体电化学干扰噪声和电源干扰噪声。今朝电磁流量计首要采用低频或双频矩形波励磁手艺、同步采样手艺、输入回护、接地手艺等来降低干扰。实际应用表明,这些手艺有较好的抗干扰结果。有效地降低外部情况对于电磁流量计的干扰,对于包管流量计的不变与精准的测量是一件非常主要的工作。本文就是介绍使用面板及智能终端进行电磁流量计参数设置和组态的方式,以及提高电磁流量计的电磁兼容性手艺。

电磁流量计的测量过程不受被测介质温度、黏度、密度等身分影响,具有测量速度快、精度高、测量口径宽、输出线性度好,与被测介质不接触,耐侵蚀、抗磨损,流体压力损失小等长处,因而普遍应用于造纸厂纸浆、助剂、水等流体的测量。然则,电磁流量计也有其不足,传感器的输出感应电动势很小,轻易受到外界电磁干扰,若何提高电磁流量计的电磁兼容性,使其能在恶劣的电磁情况正常使用是电磁流量计设计必需考虑的问题。文中以LD系列电磁流量计为例,连系编者的工程实践,介绍有关电磁流量计的使用并阐发其电磁兼容性(EMC)。

1电磁流量计的工作道理

电磁流量计的工作以电磁感应定律为根蒂,即当一个导体在电磁场中活动,而且活动标的垂直于电磁场时就会发生感应电动势,所发生的感应电动势的目的垂直于导体活动和电磁场活动的偏向,感应电动势的巨细与导体的活动速度和磁场的磁感应强度成正比。当导电流体以平均流速y(m/s)过程一根内径为D(m)的管子时,若管子内存在一个磁感应强度为曰(T)的磁场,那么就可发生一个垂直于磁场偏向和流体流动偏向的电动势E:

E=DVB(V)(1)

容积流量Q为:

Q=,rrD2V/4(m’/s)(2)

将式(2)代入式(1)并处理得:

E=(4B/,rrO)×Q(V)(3)

假如君和D是常数,那么从式(3)可看出,E与Q成正比。电磁流量转换器把电动势层放大并转换成尺度的4—20mA的灯号或脉冲旌旗,作为对应的流量旌旗输出。

2电磁流量计的参数设置方式及组态

流量计的参数设置(组态)有两种方式,一是行使显示面板上的按键,二是哄骗手持智能终端。

2.1使用面板进行参数设定

ADMAGAE系列电磁流量计面板上常用的符号有:

(1)RED(红)正常工作时不亮,有报警时闪烁;

(2)界说符界说符用冒号“:”,表现所显示的数据正处于待设定状况;

(3)单元单子显示显示流量单元单子;

(4)显示数据显示流量数据、设定命据和报警的种类;

(5)小数点表现数据中的小数点;

(6)设定键这些键用来改变数据显示和设定命据的类型。数据显示类型共有3种:流量数据显示模式、设定模式、报警显示模式。

2.1.1流量数据显示模式,

流量数据显示模式透露的是瞬时流量值和累积流量值,ADMAGAE可显示12种类型的流量数据。进入流量显示模式用“dl”参数来改变显示项,具体设定可参考流量计用户手册。

2.1.2设定模式

设定模式用来搜检参数内容和重写数据。只要按下“SET”键,可将该模式从正常的操作模式中调出。

2.1.3报警显示模式

当报警发生时,报警模式就会庖代当前模式来显示发生报警的类型,然则这种情形只是发生在当前流量显示模式或设定模式中参数号被改变时(当正在该部数据项时,不显示报警)。

2.2 BT智能终端设定

具有智能通信功能的仪表可与智能终端通信。横河的智能终端有BTl00、BT200等型号,简称BT智能终端,它们采用BRAIN和谈,将1个4-2mA、2.4kHz的调制旌旗迭加到4~20mA的模拟旌旗上用作旌旗传输。因为调制灯号是交流旌旗,所以迭加不会影响模拟灯号的数值。

BT智能终端与流量计的毗连有两种体例:一是直接与流量计端盖下面的BT端子相连,这种体例适用于现场调试或流量计不具备智能通信功能的情形;二是与4—20mA直流旌旗线毗连,BT智能终端或许毗邻在从掌握柜到流量计旌旗线的任何位置,大距离可达2km,只要包管整个回路的负载电阻在250—750Q之间,就能够靠得住地通信。这种体式操作者不必去现场,在节制室就可对流量计进行设置和在线监测,是使用最多的一种格局。BT智能终端采用菜单式操作,或许随时显示和点窜电磁流量计的各类参数,其根基的操作有流量计自检、量程调整、显示体式设置、报警设置等。

2.3电磁流量计数据设定与组态

电磁流量计是凭据与流体流速相对应的微小电动势较量出体积流量并输出4~20mA的旌旗。为包管获得准确的灯号,必需设定通径、流量量程和仪表系数3个参数,这3个参数中,通径和仪表系数早在仪表出厂前就设定好的,是以用户不及设定这两个参数。用户也能够在仪表出厂前将流量量程设定好,这种设定只有在用户要求改变量程时才可进行从新设定。

3电磁兼容性剖析

电磁流量计的工作以电磁感应定律为根本,发生的正比于被测流量的感应电动势平常很小,极易受到外界电磁干扰,而它自己发生的电磁干扰很小,是以电磁流量计的电磁兼容性首要表现在它若何在恶劣的电磁情况下正常工作。在恶劣的电磁情况下,电磁耦合静电感应是电磁流量计干扰噪声的首要来历;被测流体介质特征发生的电化学干扰噪声是电磁流量计干扰噪声的第二来历;电磁流量计供电电源的电压和频率波动等电源干扰噪声是电磁流量计干扰噪声的第三滥觞。为知足仪表的EMC要求,智能电磁流量计差别采用硬件和软件抗干扰手艺?,以提高电磁流量计抗干扰能力。

3.1工频干扰噪声的特点及电磁流量计抗干扰手艺工频干扰噪声首先是由电磁流量计励磁绕组和流体、电极、放大器输入回路的电磁耦合形成,其二是电磁流量汁工作现场的工频共模干扰,其三是供电电源引入的工频串模干扰等,其发生的物理机理均是电磁感应道理。

电磁流量计励磁绕组和流体、电极、放大器输入回路的电磁耦合发生的工频干扰对电磁流量计工作影响大,并且在分歧的励磁手艺下其体现的形态、特征分歧,因而接纳抗干扰办法也分歧。在工频正弦波励磁磁场下,此种电磁耦合工频干扰噪声施展形式为正交干扰,又称为变压器电势,特点是干扰噪声幅值和工频正弦波励磁频率成正比,相位滞后流量旌旗电势90。,且幅值较流量旌旗电势大几个数量级旧’。直流励磁、低频矩形波励磁及双频矩形波励磁手艺,或许根基消弭正交干扰的影响。

工频共模干扰和工频串模干扰这两种常见的干扰,首要是因为电磁樊篱缺陷,分布电容耦合,电磁流量计接地不良等原因而发生,电磁流量计采用输人护卫手艺、高输入阻抗、高共模按捺比自举前置放大器手艺以及反复接地手艺等提高抗工频干扰的能力。ADMAGAE系列电磁流量计配有接地环,其感化是过程与液体接触,创设液体接地,确保基准电位与被测液体不异,而且回护流量计内衬。

3.2电化学干扰噪声的特点及电磁流量计抗干扰手艺

3.2.1电化学干扰噪声的特点

(1)电化学极化电势干扰是因为电极感生电动势在南北极极性分歧而导致电解质在电极皮相极化发生。固然采用正负交变励磁磁场能显著削弱极化电势的数量级,但不及从基本上完全消弭极化电势干扰。

(2)泥浆干扰是在测量液固两相导电性流体流量时,固体颗粒或者气泡擦过电极概况时,电极皮相的接触电化学电势俄然转变,电磁流量传感器输出旌旗显现尖峰脉冲状干扰噪声。

(3)流体流动噪声是在测量低导率液体(100IxS/cm以下)流量时,电极的电化学电势按期波动,发生随流量增加而频率增加的随机干扰噪声,具有雷同泥浆干扰的1/f频谱特征。

3.2.2电磁流量计抗电化学干扰手艺

电磁流量计在提高抗电化学干扰能力方面接纳的办法首要是低频矩形波励磁和双频励磁手艺。低频矩形波励磁既具有直流励磁手艺不发生涡流效应、变压器效应(正交干扰)的特点,又具有工频正弦波励磁根基不发生极化效应,便于放大灯号处理,而能避免直流放大器零点漂移、噪声、不乱性等问题的发生,有较好的抗干扰机能。

低频矩形波励磁固然具有优良的零点不变性。但在测量泥浆、纸浆等含纤维和固体颗粒的液固两相导电性流体流量时无法降服泥浆干扰和流体噪声干扰。研究剖析表明,泥浆干扰和流动噪声具有1/f的频谱特征。低频时幅值大,高频时幅值小,若是采用较高频率的低频矩形波励磁则能大大降低泥浆干扰的数量级。是以提高励磁频率有助于降低泥浆干扰和流动噪声,提高传感器输出旌旗的信噪比。综上所述,要包管电磁流量计的零点不乱性,好采用低频矩形波励磁;为了能较正确地测量液固两相导电性流体和低导电率流体的流量,又必需采用较高频率的矩形波励磁。采用图1所示的双频矩形波励磁的方式是佳方案。

3.2.3双频矩形波励磁工作及抗干扰道理在电磁流量计测量管内形成含有两个频率分量的电磁场:高频励磁分量不受液体干扰的影响,而低频励磁分量则有着极好的零点不乱性,按照高、低频按时检测到的各分量旌旗颠末争论,便可获得流量旌旗。

双频矩形波励磁测量道理如图l所示,一个由凹凸频分量迭加而成的电磁场经由励磁线圈被施加到被测液体中,励磁波形是在一个低频矩形波上迭加一个高于市电频率的矩形波而获得的波形。在发生的电动势中,低频分量经由一个大时间常数的积分电路获得一个零点不乱性好的平稳流量旌旗。而由浆液或低电导率流体发生的低频噪声可被不受噪声影响的高频采样电路所按捺,有着同样时间常数的流量旌旗经由一个差分电路以确定流速旌旗的改变,把这两种分歧频率采样所得的旌旗连系起来可获得一个不变流速旌旗,该灯号不受噪声干扰,且有较高的零点不变性。

如何降低电磁流量计的外部电磁干扰?

图l双频矩形波励磁测量道理图

3.3电源干扰噪声特点及电磁流量计抗干扰手艺

如何降低电磁流量计的外部电磁干扰?

图2根基旌旗关系

电磁流量计一样都采用工频交流电源供电,其电源电压的幅值和频率的转变城市给电磁流量计带来电源性干扰噪声。对电源电压的幅值转变,因采用多级集成稳压,一样而言电源电压的幅值改变对电磁流量的测量精度影响不大。当电源电压的频率波动时,固然其波动局限有限,但对电磁流量计测量精度影响较大。为认识决工频干扰问题,实现对流体流速感应电势e柚旌旗的正确测量,需哄骗以下根基关系:①励磁周期为工频周期的整数倍,即励磁频率为50/nHz(n为偶数);②正负励磁下的同相位采样。图2是对应低频矩形波励磁形式下的典型电势灯号形式,按上述关系在一个励磁周期下,若假设t。和t:点为工频干扰的等效干扰点,且采样宽度T=T1=T2,则e –ab的根基算式为:,

如何降低电磁流量计的外部电磁干扰?

式(4)从理论上说明电磁流量计的工频干扰有可降服的途径,即同步采样手艺,其方式是以同相位(t1=t2)、同宽度采样(T1=T2=T)为前提的,采样频率要选为工频周期的整数倍。如许即使混有干扰灯号,因其采样时间为完整的工频周期,其平均值也为零,干扰电压不起感化。

4电磁流量计选型

4.1电磁流量计选型的一样原则H1

(1)被测介质是否为导电液体或浆液,由此决意是否选用电磁流量计;

(2)被测介质的电导率决意电磁流量计的类型——是高电导率照样低电导率;

(3)工艺要求的大、小和常用流量工艺管道的公称通径,决议介质的流速是否处在较经济的流速点上,管道是否需要变径,最后确定流量计的口径;1

(4)以工艺管道的安插环境,来确定采用一体型照样分体型流量计,以及流量计的防护品级等;

(5)凭据被测介质是否易结晶、结疤来选择电极型式;

(6)凭据被测介质的侵蚀性来选择电极材料;

(7)被测介质的侵蚀性.磨损性及温度来决意采用何种衬里材料;

(8)被测介质的高工作压力决议流量计的公称压力;

(9)工艺管道的绝缘性决意接地环的型式。

4.2凭据电磁流量计励磁格局的的特点选型

(1)直流励磁型

这种电磁流量计数量很少,只用于测量液态金属流量,如常温下的汞和高温下的液态钠、钾等。

(2)交流工频励磁型

较早期的电磁流量计用50Hz工频市电励磁,因为易受电磁干扰和零点漂移等原因,现已逐渐被低频矩形励磁所取代。但在测量泥浆、矿浆等液固两相流时,低频矩形波励磁格局不克战胜固体擦过电极外观发生的尖峰噪声,而工频交流励磁的仪表则不存在这一错误,所以国表里另有一些电磁流量计仍采用交流工频励磁体式。

(3)低频矩形波励磁型1.·

因为低频矩形波励磁体式功耗小,零点不乱性好,所以它是今朝电磁流量计的首要励磁格局。其波形有“正一负”二值和“正一零一负一零”三值两种。有的电磁流量计励磁频率能够由用户设定,普通小口径仪表用较高频率,大口径仪表用较低频率。

(4)双频励磁型

励磁电流的波形是在低频矩形波上叠加高频矩形波,首要为降服二值矩形波励磁存在的浆液噪声和流动噪声,提高仪表的不乱性和响应特征,是以普遍用于制浆造纸及污水处理等行业。

5竣事语

过程上面阐发可知,电磁流量计具有测量精度高、速度快、使用轻易,测量规模广、口径宽等诸多长处,但同时也存在着测量输出旌旗易受工频电磁干扰,流体电化学噪声及电源频率改变影响的错误。分歧励磁体式的电磁流量计具有分歧的抗干扰手艺和应用规模。准确认识各类励磁手艺的特点和分歧电磁流量计的手艺道理是准确使用电磁流量计的前提。

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