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電磁式流量計選型原則與方法
發布日期
2009年
發表位置
作者
陳金義

電磁式流量計選型原則與方法          FROM:陳金義

電磁流量計的精度較其他常用流量計要高,因此正確選用規格,特別之重要,否則將適得其反,選型原則與方法請參考以下內容:
1、流體介質:
流體介質亦指液體內容含量,依據電磁流量計原理,導電率需達到測量要求,始能正確計量;一般會要求5μs/cm,一些好的品牌可以達到1μs/cm。因此,選用時必須確認介質需能符合導電率要求,有些純淨水因導電率不足,而無法量測,另外,不能測量氣體、蒸氣和含有較多氣泡的液體。而介質的特性也會影響內襯及電極材質的選擇。
2、口徑和流速:
一般根據設置量測點的管線之常用流量和最大流量和最小流量來確定,其流速最好在正常測量範圍之內,安裝前需預先計算一下不同口徑的流速是否適用?一般流速選擇在0.5~5 m/s間。選用口徑過大或過小,若未能符合測量範圍,量測數據亦失準,另外口徑越大價格越高、安裝費用與技術較高。易黏附、屯積結垢的液體如泥漿,流速最好大一些,一般為3~4 m/s。礦漿等磨損性強的流體,常用流速選在2~3 m/s之間,以減少對電極及內襯的磨損。
3、內襯材質:
一般是根據介質的腐蝕特性、酸鹼值、溫度來決定內襯材質;一般的內襯選項可能不適合較高一點的溫度,如聚胺酯橡膠,只能用於40度以下的水;而對於陶瓷內襯,可以在160度甚至180度的溫度下運行。各類內襯材質參考資料如下:

 

內襯材質

名稱

符號

耐腐蝕性能

最高工作溫度

適用介質

適用口徑(mm)

橡膠

氯丁橡膠

CR(NE)

耐磨性中等,耐一般低濃度的酸鹼鹽腐蝕

<80℃

自來水、工業用水、海水

50~3200

聚氨脂橡膠

PU

極好的耐磨性能、耐酸鹼性能較差

<60℃

紙漿、礦漿、泥漿等

25~500

氟塑料

聚四氯乙烯

F4或PTFE

化學性能很穩定、耐沸騰的鹽酸、硫酸、王水、濃鹼的腐蝕

<180℃

腐蝕性強的酸、鹼、鹽液體

25~1200

四氯乙烯及六氟丙烯

(鐵氟龍)

F46或FEP

化學性能等同F4

<120℃

腐蝕性的酸、鹼、鹽液體

15~200

四氯乙烯及乙烯

F40或ETFE

化學性能等同F4

<120℃

腐蝕性的酸、鹼、鹽液體

250~2200

塑膠

聚乙烯

PO

耐稀酸、鹼、鹽的腐蝕

<60℃

腐蝕性的酸、鹼、鹽液體

50~2200

聚苯硫醚

PPS

耐稀酸、鹼、鹽的腐蝕

<100℃

腐蝕性強的酸、鹼、鹽液體

50~2200

4、電極和接地電極/環材質:
選擇電極和接地電極是根據介質的腐蝕特性來選擇的,原則上電極與接地電極的材質應該相同,一般會用SUS 316不銹鋼材質,但需注意若需耐腐蝕性較高等級,應選擇哈氏合金。其次要考量是否會產生電極表面效應(表面化學反應、電化學反應和極化現象)。若選配不當,將產生鈍化、氧化等化學作用,電極表面形成絕緣膜和極化現象,妨礙正常測量。依據各種不同介質,電極材質選擇參考如下:

 

電極材料

適用性

耐腐蝕性能

SUS 316L

(不鏽鋼)

適用

1.生活用水、工業用水、原水井水、城市污水

2.弱腐蝕性酸、鹼、鹽溶液

哈氏合金HB

適用

1.鹽酸(濃度小於10%)等非氧化性酸

2.氫氧化鈉(濃度小於50%),一切濃度的氫氧化銨鹼溶液

3.磷酸、有機酸

不適用

硝酸

哈氏合金HC

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/鐵等)

          (2)鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、次氯酸鹽、海水

2.濃度小於50%氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化鋇鹼溶液

不適用

鹽酸、硫酸、磷酸、氫氟酸等還原性酸

鉭(Ta)

適用

1.鹽酸(濃度小於40%),稀硫酸和濃硫酸(不包含發煙硫酸)

2.二氧化氯、氯化鐵、次氯酸、氰化鈉、乙酸鉛等

3.硝酸(包含發煙硝酸)等氧化性酸,溫度低於80°C的王水

不適用

鹼、氫氟酸

鉑(Pt)

適用

大部份的酸、鹼、鹽溶液(包含發煙硫酸、發煙硝酸)

不適用

王水、銨鹽

碳化鎢

適用

紙漿、污水、能抗固體顆粒干擾

不適用

無機酸、有機酸、氯化物

5、勵磁方式

勵磁技術是電磁式流量計測量性能的關鍵技術之一,常用的有交流勵磁、低頻方波勵磁、雙頻方波勵磁。

交流勵磁的主要問題是易引起零點變動,測量精度較低。

低頻方波勵磁,採用頻率為60Hz的1/4~1/10這範圍,主要能抗干擾,零點穩定性和測量精度提高。但勵磁頻率降低,會使儀表回應速度變慢。在測量泥漿等含固體顆粒和纖維流體及低導電率流體時,會產生電雜訊,使輸出信號擺動不定。

雙頻方波勵磁,是由低頻和高頻方波構成。不僅具有低頻方波勵磁的零點穩定性,又具有高頻方波勵磁對泥漿干擾和流體雜訊較強的抑制能力。

6、法蘭規格與壓力:
選擇適用的法蘭規格,除了要考慮設計管線接口零件與安裝問題,也需考量選擇合適的壓力等級。電磁流量計一般都不會在高壓下使用,一般有JIS 7.5K或10K的規格,另外還有不同的標準。但對於一些特殊的應用,如鋼鐵工廠或混凝土、紙漿廠,若有高壓管線,可能需要耐壓等級達到較高的等級,這可能需要與廠商詢問確認是否可以達到要求。選擇合適標準的法蘭或對夾形式,對夾式適合於較小口徑,如口徑 200mm以內,成本低一些,對於壓力高/口徑大,選用法蘭式安裝較適宜。
7、電源供電:
選擇適宜的供電方式,考量現場外接電力的便利性,選用適用的電源。如果安裝現場無電源或外接電源困難者,就需選用傳訊器(轉換器)可DC電源供電,應用上以外接太陽能板與DC12V蓄電池,但須考量該電磁式流量計的功耗是否合宜。
8、輸出信號:
基本上電磁流量計會有類比輸出信號,但具數位輸出訊號就不一定有,要能數值傳輸正確,就應選擇具有數位訊號(RS-485、Modbus)輸出者。隨著智慧功能開發,一些智慧型電磁流量計,其輸出內容較多,有些選擇項可能需要增加費用,要根據需要來選擇。不過目前對現場顯示一般都是需要的,並且許多廠家可以將現場顯示內容做得非常豐富,雖然會增加一點費用,但會給操作與維護帶來許多便利。
9、防爆與防護:
選擇適合工廠現場安全要求和防爆及防護級別。一般會是這樣的選擇,即一體的為防爆或分體的轉換器為防爆。另外在傳感器選擇上,自來水使用上會考慮長期裝置於窨井內,故會要求傳感器需有IP68防水等級。
10、其他選項:如傳訊器中文字體顯示、抗干擾、防雷擊、反向流測量、小流量切除、空管報警、故障自我診斷、斷電記錄等。許多選項均與生產廠家的規格有關,需詳洽各廠家。

另外選擇電磁流量計時,可以將現場安裝條件和操作條件提供給製造商,由有經驗的工程師來為客戶做選擇,一般中間商或代理商所懂技術有限,追求的只是銷售的利益,比較不會幫客戶考慮太多,往往就現有產品規格銷售,是否適合用戶使用,這點並不會非常認真地考慮。而電磁式流量計最主要考量計量準確性,廠家應能提供合法的流量測試報告(如具有全國認證基金會認可的TAF流量校正測試實驗室),而產品廠商也應有完整的售後服務與保固,給予客戶一個安心購買的保障。因此,選擇電磁式流量計,選型上重要,選擇好的廠商更是重要。

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