電磁流量計是一種測量導電流體體積流量的感應式儀表。本公司YLCDL型插入式電磁流量計是在管道式電磁流量計的基礎上發展起來的一種新型流體流量儀表。它在保留管道式電磁流量計優點的基礎上，針對管道式電磁流量計在大管道上安裝困難、費用大等缺陷，根據尼庫拉磁（NIKURADS）原理，用電磁方法通過測量流體的平均流速，從而獲得流體的體積流量。特別是采用了帶壓開孔，帶壓安裝技術后，插入式電磁流量計可在不停車（水）的情況下安裝，也可在鑄鐵管、水泥管、PE管上安裝。插入式電磁流量計的研制成功，為流體流量的檢測提供了一種新的手段。
特點：
· 插入式電磁流量計在大管道流量檢測中，具有絕對的安裝優勢與價格優勢。
· 轉換器采用優化設計，結構緊密，容易電氣安裝，轉換器和傳感器具有互換性，可自由變更測量范圍（0.5m/s～10m/s）。
· 轉換器和傳感器具有兩種防護等級及安裝方式，有適用于潛水安裝的IP68等級。
· 適用于水、污水、酸、強堿等導電率在5μs/cm以上的液體流量檢測，特別適用于供排水管道的流量測量。
· 流量的測量只與插入深度有關，故該流量計通用性廣、互換性強，一種型號就可適用于多種規格管道的流體測量要求。

1.2測量原理
1.2.1 基本原理：
電磁流量計是設計用于測量電解質流體的，測量原理是基于法拉第電磁感應定律。根據該定律，任何導體通過磁場作切割磁力線運動時，就會產生一個感應電壓，該感應電壓由下式給出：
     式（1）    U=K·B·L·V
上式中：U=感應電壓        K=儀表常數        B=磁場強度
        L=導體長度        V=導體運動速度
因此，當磁場強度B為常數時，感應電壓U正比于運動的速度V如圖（1）

                           圖 1
 

對YLCDL插入式電磁流量計來說，管路中導電的液體就是在磁場中運動的導體，兩電極間的距離就是導體的長度L。如圖（2）
 
 
其感應電壓與平均流速成正比，此時管道中流體流量就可由下得出：
式（2）      Q=πD²U/4KBL           （式中D為管道直徑）
在上式的右面，除感應電壓U外都是常量。因此，流量Q與U成正比關系。而感應電壓U可由與磁場成直角并于流體方向成直角的兩根與介質接觸的導電電極所檢測出來。
1.2.2 平均速度的概念及平均速度點的位置
根據尼庫拉磁（NIKURADS）對管道內流體各點運動速度的數學模型：
式（3）其中  V_Y是距管壁距離為Y的流體的運動速度
      V_C是管道中心點的速度
      Y是距管壁的軸向距離
      R是管道的內半徑，見圖（3）
      n是根據雷諾數（Re）變化的一個數
      n=21.5074-10.401lgRe+2.1572lg²Re-0.1275lg³Re

 
而管道流體的平均速度V_m與V_C的關系可由式（3）經過對Y的積分運算可得：
式（4）把式（4）代入式（3）中，得到平均速度V_m處的距管壁的軸向距離Y_m與半徑R的比值關系：
即 式（5）由上式在各種流速下計算結果可知，當Re＞3000時，即流體成湍流狀態時，平均流速點的位置都在距管壁0.12D左右處。D是管道的內徑。
由于在測量過程中，電磁流量計插入管道中，占據一定的空間，使得流過電極處的速度有所增加。所以應該用降低插入深度來補償，經過計算和大量的實踐，修正插入深度為管道內徑的10%。
1.3 測量系統的組成
一套完整的YLCDL型測量系統由傳感器和智能轉換器兩部分組成，根據防護等級及參數設定形式不同分有傳感器與轉換器一體式安裝，傳感器與轉換器分離式安裝兩種形式。
1.3.1 一體式安裝是把傳感器和轉換器通過內部連線連接在一起，組成一整體，直接輸出與流量成線性關系的電流信號。這種方式在出廠時就已做好，并根據用戶要求，各參數已全部調整好。
1.3.2 分體式安裝是把傳感器和轉換器通過外部屏蔽電纜連接，由這兩部分組成一臺完整的電磁流量計。轉換器各參數可根據用戶的要求及工藝數據調整好各參數，這種方式可適用于潛水等場合。
 
二   主要技術參數
2.1 智能型轉換器技術參數
外殼材料              硅鋁合金
 正常工作溫度          -10℃～+40℃
 貯運溫度              -20℃～+40℃
 使用環境濕度          相對濕度5%～90%
 供電電源              AC220V  
功    耗              ＜20W（與傳感器配套后）
負載電阻              4～20mA   500Ω
測量精度              ±0.5%  ±1.0%  ±1.5%
     測量范圍              0～0.5～10m/s
     最小可測電導率        5µs/cm
顯示內容：            a)瞬時顯示為5位，小數點可移動
                    b)累計顯示時為9位，小數點可移動
2.2 傳感器的技術參數
外殼材料              不銹鋼
 尺    寸              見圖5和表1
 可測管道口徑          100mm～2000mm
 壓力等級              0.6Mpa、1.0MPa
 防護等級              IP65（IP68潛水型）
 傳感器結構材料        不銹鋼/外襯聚偏氟乙稀（PR901）
     電極材料              316L(備選哈氏合金、鉭、鈦、鉑)
     介質溫度              -20℃～55℃
 貯藏溫度              -20℃～40℃
     連接方式              法蘭連接
     傳感器信號靈敏度      在1米/秒流速下，傳感器輸出
100～200µV
 
 
三    儀表選型
 
3.1流量計型號命名

 
 
3.2流量計的結構及外形尺寸
3.2.1傳感器的結構及外形尺寸
傳感器主要由檢測探頭，安裝法蘭和接線盒（對分體式安裝）等組成。傳感器外形為一帶安裝法蘭的圓柱體，柱腔內裝有用于激勵電磁場的勵磁線圈，導磁鐵芯和兩個與流體接觸的電極。尺寸見圖（5）
 

圖5分體式傳感器結構及尺寸
傳感器和轉換器的連接方式分一體式和分體式，圖（5）為分體式，轉換器和傳感器安裝在一起為一體式，傳感器的尺寸見表1。
3.2.3傳感器的選用
傳感器形式的選用，可根據現場條件選擇。如傳感器可能或長期浸于水中，可選用潛水式，一般情況下可選用分體式。如果環境、位置較好，可選用一體式。如需在線拆裝或需清洗電極的場合，可選用帶壓拆裝式。下表1為各型號傳感器的尺寸和使用場合。
表1傳感器的尺寸和選用

 
四    流量計的安裝
 
4.1傳感器的安裝方式
傳感器安裝方式分兩類四種形式，即①與轉換器一體式；②與轉換器分體式；③潛水式；④帶壓拆裝式。
4.2傳感器安裝位置的選擇
傳感器可以安裝在被測量管道上的任何位置，管道內必須完全充滿介質，傳感器可安裝在水平、傾斜、垂直的管道上。如果安裝在水平管道上，應盡可能按圖（12）所示的那樣安裝，這種安裝方法保證了電極總會浸在流體中，任何氣泡將升到頂部。因而不會使電極間絕緣。如用于易有沉淀物產生的液體時，也不能將傳感器裝于水平管道的底部，以防止沉淀物覆蓋電極。
 
 
                           圖6
定位時，應保證傳感器安裝在充滿介質的管道上，在半滿的管道上總有產生漩流的可能。在閥門、彎頭，三通接頭后面直接安裝也同樣存在不妥，因為它們是產生漩流的根源。因此在傳感器前最少要有5D，傳感器后最少要有2D的直管段。這樣即可避免渦漩流，也可提高測量精度。
4.3傳感器的安裝方法及尺寸
傳感器的安裝方法分斷流（停水）安裝和帶壓安裝兩種。
對于斷流安裝的傳感器，固定方法采用法蘭連接方式。如圖（7）所示，首先根據管道內徑d_內和壁厚S計算出管道上連接短接的長度A，在管道允許斷流（停水）的情況下，在管道上開孔。探頭外徑為Φ40的短接管內徑為Φ50，法蘭按相應的國標配置。在管道上開孔后，將帶法蘭的短接焊到管道的開孔處，焊接時先定位后焊接，定位時要把握的要點為①探頭上的流向標志與實際一致；②法蘭面與管道中心線平行，并且法蘭上前后兩螺孔的中心連線與管道中心線吻合，以確保傳感器探頭方向與流體方向相垂直；③探頭插入管道內的深度為管道內徑的10%。
短接管的插入，盡量不要超過被測管道內壁，保證管道內外光滑。

                          圖7
對于生產裝置不允許斷流的情況下，選用YLCDL-480型、360型、600型可進行帶壓開孔和安裝。首先，直接把短接基座焊接到測量管道的安裝位置上，再安裝上根部球閥，然后用本廠提供的專用管道開孔機進行帶壓開孔，孔開好后，關閉球閥，流體不會外溢，然后連接上廠家提供專用配套短接和密封件，再安裝上傳感器。（帶壓安裝不影響正常的生產），具體尺寸及材料規格型號見圖（8）
 

                                                         圖8
4.4傳感器的接地
電磁流量計檢測電極拾取的流量信號在µV級，所以外來干擾對它的影響很大。因此，良好的接地效果很大程度上決定著流量計的測量精度。被測的流體本身作為電解質導電體，必須排除其它不相關的電磁干擾。通常流量計是安裝在金屬管道上，管道一定要連接傳感器的PE接頭（出廠時已連接好），而PE接頭應和良好的地線連接。
注意：要單獨一點接地，其他的電氣設備不應連接到同一根接地線上，接地電阻要小與10歐姆。對于接地裝置一般采用2-3根Φ50的鋼管或45×45×4鍍鋅角鋼，埋設深度為2.5m，并且最好埋置在潮濕的土壤上。
 
五   轉換器的接線和操作說明
 
5.1外形及與傳感器的連接方式
轉換器的外形分兩種，如圖9、圖10所示。圖9的轉換器，與傳感器的連接方式采用一體式，外殼設計為圖形結構。圖10為與傳感器的連接一般采用分體式。
      
              圖9 一體式轉換器外形圖                   圖10 分體式轉換器外形圖
5.2轉換器的電氣接線
一體式轉換器的電氣接線與標示如圖11和表2。

 
分體式轉換器的電氣接線與標示如圖12和表3

圖12 分體式轉換器接線端子圖
 
表3： 分體式轉換器各接線端子標示定義

5.3 轉換器操作面板的鍵盤定義與液晶顯示

操作說明：
    在測量狀態下，按“復合鍵”+“確認鍵”，出現轉換器功能選擇畫面“參數設置”，按一下確認鍵，儀表出現輸入密碼狀態，根據保密級別，按本公司提供的密碼對應設置，再按“復合鍵” +“確認鍵”后，則進入需要的參數設置狀態，此時可以進行參數設置或修改，如果想返回運行狀態，請按住“確認鍵”數秒即可。
5．4 轉換器參數的設置及操作
    一體式轉換器和分體式轉換器，其參數的設置和操作方法都是一樣的。在儀表上電時，自動進入測量狀態，在自動測量狀態下，儀表自動完成各測量功能并顯示相應的測量數據。在參數設置狀態下，用戶使用四個面板鍵，完成儀表參數設置。
5.4.1 自動測量狀態下的鍵功能
    上鍵：循環選擇屏幕下行顯示內容
    屏幕下行顯示符號的意義：
    FLS— 管道內的流速；         FQP— 流量占滿量程的百分比；
    MTP— 空管比（可判斷空管與否）；Σ+— 正向積算量；
     Σ—反向積算量；               ΣD— 正反向積算差。
    “復合鍵”+“確認鍵”：進入參數設置狀態
      確認鍵：返回自動測量狀態
     在測量狀態下，LCD顯示器對比度的調節方法，通過“復合鍵”+“上鍵”或“復合鍵”+“下鍵”來調節合適的對比度。
5.4.2 參數設置狀態下各鍵功能
下鍵：光標處數字減1
上鍵：光標處數字加1
復合鍵+下鍵：光標左移
復合鍵+上鍵：光標右移
確認鍵：進入/退出子菜單
確認鍵：在任意狀態，連續按下兩秒鐘，返回自動測量狀態。
注：
①使用“復合鍵”時，應先按下復合鍵，再同時按住“上鍵”或“下鍵。
②在參數設置狀態下，1分鐘內沒有按鍵操作，儀表自動返回測量狀態。
③流量零點修正的流向選擇，可將光標移至最左面的“+”或“-”下，用“上鍵”或“下鍵”切換，使之與實際流向相反。
5.4.3參數設置功能及功能鍵操作
要進行儀表參數設定或修改，必須使儀表從測量狀態進入參數設定狀態。在測量狀態下，按一下“復合鍵+確認鍵”，儀表進入到功能選擇畫面“參數設置”，然后按“確認鍵”，進入輸入密碼狀態，“00000”狀態，輸入密碼，按一下“復合鍵+確認鍵”，進入參數設置畫面。
5.4.4總量清零
按一下“復合鍵”+“確認鍵”，顯示“參數設置”功能，再按“上鍵”，翻頁到“總量清零”，再按確認鍵使顯示在“00000”狀態，輸入總量清零密碼，然后同時按“復合鍵”+“確認鍵”，當顯示自動變成“00000”后，儀表的總量清零任務完成，各種累計總量顯示為0。
5.4.5  參數設置菜單
一體式和分體式轉換器的參數設置菜單均相同，可按表4中的參數定義及設置方法進行設置（出廠時已按用戶要求設置好）
表4 轉換器參數設置菜單一鑒表

5.5 報警信息
本智能電磁流量計具有自診斷功能，除了電源和硬件電路外，一般應用中出現的故障均能正確給出報警信息。這些信息在顯示屏的左方提示出“”在測量狀態下，儀表自動顯示的故障內容如下：
FQH……………流量上限報警；      FQL……………流量下限報警
FGP……………流體空管報警；      SYS……………系統勵磁報警
5.6 故障處理
5.6.1 儀表無顯示
* 檢查電源是否接通；
* 檢查電源保險絲是否完好；
* 檢查供電電壓是否符合要求；
5.6.2 勵磁報警
* 勵磁接線EX1和EX2是否開路；
* 傳感器勵磁線圈總電阻是否小于150Ω；
* 如果a、b兩項都正常，則轉換器有故障。
5.6.3 空管報警
* 測量流體是否充滿傳感器測量管；
* 用導線將轉換器信號輸入端子SIG1、SIG2和SIGGND三點短路，此時如果“空管”提示撤消，說明轉換器正常，有可能是被測流體電導率低或空管閾值及空管量程設置錯誤；
* 檢查信號連線是否正確；
* 檢查傳感器電極是否正常：
使流量為零，觀察顯示電導比應小于100%(或正常時的MTP值)；
在有流量的情況下，分別測量端子SIG1和SIG2對SIGGND的電阻應小于50kΩ（對介質為水測量值。最好用指針萬用表測量，并可看到測量過程有充放電現象）。
* 用萬用表測量DS1和DS2之間的直流電壓應小于1V，否則說明傳感器電極被污染，應給予清洗。
5.6.4 測量的流量不準確
* 流量流體是否充滿傳感器測量管；
* 信號線連接是否正常；
* 檢查傳感器系數、傳感器零點是否按傳感器標牌或出廠校驗單設置。