FMI型电磁流量计使用说明书

FMI型插入式电磁流量计使用说明书
A 流量计与传感器
1 工作原理
插入式电磁流量计测量原理基于法拉第电磁感应定律。

传感器的探头,是一非导磁绝缘材料短管,管内装有绝缘线圈，两只电极沿管径方向穿通管壁固定在短管上，其电极头与探头表面基本齐平。

励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，在与探头轴线平行的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。

由于探头轴线与用户管道轴线垂直，故沿管道流动的有一定电导率的流体以平均流速V流经探头时，将切割磁力线感应出电动势E。

电动势E正比于磁通量密度B与平均流速V的乘积：
E∝KVB, 其中K为结构系数。

电动势E（流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器。

通常，传感器插入的深度是电极置于管道轴线上或1/8直径位置，首先测量出该点的流速，根据流量测量的国际标准[ISO7145(BS1042)2.2节]，当满足规定的条件时，可从一个单点流速的测量推导出流经管道截面的体积流量。

转换器将流量信号放大处理后,可显示流量、总量，并能输出脉冲、模拟电流等信号。

2 产品特点
FMI插入式电磁流量计采用当代电磁流量计最新技术制造,具有下列特点:
a) 测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;
b) 适于在公称通径DN200～DN1800的金属管道上安装使用。

c) 转换器采用新颖励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高。

d) 转换器可与传感器组成一体型或分离型；
e) 转换器采用16位高性能微处理器，3行128×64LCD点阵汉字显示，参数设定方便，编程可靠；
f) 流量计为双向测量系统，内装三个积算器记录总量：正向总量、反向总量及差值总量；可显示正、反流量，并具有多种输出：电流、脉冲、数字通讯；
3 用途
FMI插入式电磁流量计用于测量封闭管道中无腐蚀性的导电液体的体积流量,适用于化工、电力、矿冶、给排水、造纸、医药、食品等部门。

4 产品形式和组成
FMI插入式电磁流量计由电磁流量传感器和电磁流量转换器两大部分组成。

转换器同传感器可组成分离型流量计（图1，2）或一体型流量计（图3）。

传感器或一体型流量计可以安装在用户管道上（图4），也可以安装在生产厂提供的标准短管管上，配套出厂（图5）。

标准短管外形尺寸见（图6）
FMI插入式电磁流量计还有多项选择内容,为便于用户选型订货和工厂生产管理.采用数字编码来表示产品全部要素,铭牌中的编码,见首页编码一览表。

由于转换器是根据配套传感器进行最终调试，请务必保持转换器标牌中的编码编号与传感器铭牌中编码编号的一致性。

流量计所附铭牌上载明了编码主要参数，流量计的实际工作温度和压力严禁超出规定值。

图1 分离型传感器
图2 分离型转换器
图4 传感器（或一体型）图5 传感器（或一体型）安装在安装在用户管道上生产厂提供的标准短管上
图6 标准短管尺寸
5.主要技术数据
6 安装
6.1 安全措施
流量计的设计、试验和供电均有安全规定,用户必须严格遵守本说明书的有关条款,以确保流量计的安全操作及运行。

为保障人身及设备的安全,须遵守以下条款:
a) 在选择位置和安装流量计之前,必须阅读本说明书有关部分,同时要考虑流量计、相关设备和机身环境的安全要求;
b) 应由具有一定仪表知识的人员进行仪表的安装和维修;
c) 正确安装流量计的传感器及配管,保证密封安全可靠,流体压力不得超过铭牌上规定的最高工作压力;
d) 采取一定措施,防止触电事故;
e) 流量计的吊装设备应符合安全规定。

6.2安装前的检查
a) 检查短管法兰、壳体和出线套有无损伤;
b) 打开接线盒盒盖,检查接线有无松动或损坏；
c) 检查铭牌中型号编码与订货编码是否相符。

6.3 分离型转换器的安装
分离型转换器应尽量靠近传感器安装，可以墙装或柱装。

室外安装应装在仪表箱内，避免阳光长时间直射和雨淋。

6.4 传感器（或一体型）的安装
带标准短管的传感器，通过用户管道法兰和短管法兰的连接，安装到工艺管道上；
在用户管道上安装的传感器（或一体型），须在管道上开孔并焊上连接座，再将传感器（或一体型）固定到连接座上，详见6.4.3节。

6.4.1 在管道上的安装位置选择（图7）
a) 流量计可自动检测正反流向。

由于制造厂将仪表壳体上流向箭头规定为正流向。

因此安装仪表时,应使流向箭头同现场实际正流向保持一致。

对分离型仪表,交换转换器一端的EXT+和EXT-端子上的连线, 相当于切换流向(图7①)。

b) 为使传感器测量导管内始终充满流体,传感器可安装在U型管道最低部位(图7③);
c) 如垂直或倾斜安装,流体应自下而上流动(图7②)。

d) 为确保测量精确度,应保证传感器上游侧至少应有15倍管径长度的直管段。

传感器下游侧应不少于5倍管径长度的直管段(图7①)。

e) 传感器可以水平和垂直安装，只要通过两电极的假想几何直线基本处于水平位置，且于管道轴线垂直(图7①、⑤)。

f) 为了进一步减小夹带气泡对测量的影响，可以适当提高工作压力。

g) 应选择便于仪表接线操作和读数的位置(图7④)。

如果安装地点易受阳光曝晒, 应当增加遮蔽设施。

仪表应避免强烈振动和过大的温度变化,同时要防止腐蚀性液体的滴漏对仪表造成损害。

仪表安装场所的磁场强度应小于400A/m。

6.4.3 在用户管道上开孔安装传感器（或一体型）
a. 排空选定位置管道内的液体。

b. 在管道选定位置用气割的方法开一个φ36的圆孔，孔周边尽量光滑。

c. 将连接座（图9）外圆φ36部分插入在圆孔内，要求：
连接座轴线于管道轴线成正交90°；
连接座轴线延长线通过管道横截面的圆心（图10）；
连接座法兰有4固定孔，要求两个相对的2个孔中心连线于管道轴线平行，另两个
相对的2个孔中心连线于管道轴线垂直；
将连接座密封焊接在管道上。

d. 将传感器（或一体型）由连接座插入，在连接座法兰和传感器法兰间垫圈，并且使
B 转换器
7 转换器结构
MFI型插入式电磁流量计配套的转换器为E-mag C 型。

因转换器同传感器组合有一体和分离两种形式，故转换器有两种结构形式：一体型流量
3行LCD宽视角、宽温、带背光显示。

4个操作键可设定选择全部参数,也可利用外接PC机对转换器设定编程, 用RS232和RS485通信协议的编程连接见图xx和图36。

转换器机芯安装在铝合金盒内，转换器可固定在传感器上面，也可分离安装（墙或盘装）。

转换器主要有三块电路板组件：主板、显示板、付板。

主板实现测量和输入输出功能。

显示板实现流量计的测量显示和参数设定功能（即流量计的编程）。

付板实现通讯功能。

在现场用预先调整好的电路板进行更换时，基本无精确度损失。

转换器所有电路均采用SMT表面安装形式，故用户不具备现场维修能力，并且各板均要求采取静电防护，所以也不允许用户现场拆开转换器。

8 转换器工作原理（图12）
转换器采用新颖励磁方式，使得流量计具有优越的零点稳定性和测量精确度。

转换器向传感器提供精确的、频率可变的、双向恒流驱动电流，以驱动传感器励磁线圈。

本身工作频率由单片机计算机控，不受电源频率变化的影响。

励磁电路在磁场的反向时由能量恢复系统提供一个高的反向电压，加速克服反向时的磁场阻力，降低功耗。

流经流量计的流量在传感器电极上产生一个微弱的差分信号，输入至转换器的测量系统。

经高输入阻抗放大器放大、滤波和自动零点调整及增益控制后，再经高性能、高精度VFC转换，将模拟信号转换为数字量。

单片机计算机将数字信号采样后，计算出流速以及期望得到的各测量值、模拟输出、脉冲输出值等。

LCD液晶显示器显示各测量值。

传感器
转换器
ALMH IOUT ICOM
POUT ALMH ALML
PCOM ACOM
+
++--
-
IOU T
电源输出至各级85～265Va.c 或11V ～40Vd.c
D 型通讯口
外接装置
操作键
显示系统
单片机
测量系统
测量系统
TRX+(A)TRX-(B)TCOM
S IGGND D S1S IG1S IG2D S2DS1SIG 1SIG 2DS2SGN D CD1CD2GND
GN D
EX T+EX T-STT 3200电缆
RS485/RS232
图12 转换器工作原理
8 转换器的编程(设定)
电磁流量转换器可采用操作键或计算机编程（设定）。

采用计算机编程(RS232或RS485)时,可以利用生产厂提供的演示软件进行，也可以根据生产厂提供的通讯协议由用户编制适合自己要求的通讯程序。

以下仅阐述采用面板上的操作键编程（设定）方法。

分离型和一体型转换器显示窗，按键位置和标识不同，详见8.2节。

8.1 按键编程的工作参数菜单结构
本转换器工作参数采用树形菜单结构（图13）， 其工作参数按流量测量、模拟输出等，分门别类地安排在相应菜单页（或主菜单下的各子菜单）中。

图13所示菜单适用于直接在转换器板上用按键或磁键编程，用户可用"（分离型）” 或 ”（一体型）” 键对菜单进行竖向翻页；用"（分离型）” 或 ”（一体型）"键对菜单进行横向翻页。

图中各菜单项右端分别标注有"│"和"║"标记，它们分别表示参数属于一级和二级保密参数，只有通过输入相应的保密口令（或称保密码），才能修改一级或二级工作参数。

属于一级保密的工作参数，允许用户进入该级进行参数调整；属于二级保密的工作参数，仅允许工程技术人员进入该级进行参数调整。

关于各工作参数的含义将在后续部分中，根据操作方式的不同，分别予以阐述。

8.2 面板形式
转换器的面板形式见图14。

标记4处
按键4只
显示窗口
流量单位
流量值
报警
可选显示:
流速、
正向总量、
反向总量、
差值总量、
百分比流
量.
一体型按键
295.08
x10m3/h
FLS 1.256m/s
下限
295.08
x10m3/h
FLS 1.256m/s
下限
分离型按键
4个按键
图14 E-mag C型显示窗和操作键
分离型和一体型的4个操作键的功能，按下表一一对应：
由于分离型和一体型菜单结构相同，且二者4个操作键功能一一对应，故下面仅以分离型按键为例，阐述操作键的功能、转换器编程（设定）和参数说明等，一体型依此类推。

8.3 分离型按键功能
转换器面板上有“”、“▼”、“▲”和“”四个薄膜按键开关，可以用来完成对转换器的全部编程操作。

本节（8.3）所述为输入密码进入编程(设定)状态后的按键功能，在测量状态的按键功能，参阅8.4。

8.3.1 “”键（图15）
“”键用于各功能菜单页之间的转换。

在每菜单页的"页名"显示时,按下一次“”键后，转换器显示窗口从当前菜单页"页名"转到下一个菜单页的"页名"。

8.3.2“”键（图16）
“”键用于在某一菜单页中各个参数项(含"页名")之间的转换，按下一次“”键，转换器显示窗口从当前菜单页中某一参数项转到下一个参数项。

8.3.3 "▲"和"▼"键
"▲"和"▼"键用于对某一参数项的调整，包括参数值或选择型参数项等。

对数值型参数, "▲"键按下一次参数值加一，"▼"键按下一次参数值减一;对选择性参数,"▲"键或"▼"键按下一次将改变一次参数项的可选值。

当调整过参数后，按“”键存贮调整后的参数值并转到下一个参数项。

分离型
一体型
图15 菜单页之间的转换图16 菜单项之间的转换8.4 采用按键编程的操作
8.4.1启动
在完成仪表的各电气连接(见C 接线)并确认连接无误后,接通流量计系统的电源。

经短暂的延时后,在仪表显示窗口上显示"开封仪表厂"和"电磁流量计 V X.X"（指流量计软件的版本号）。

然后，流量计经几秒钟的初始化运行后，开始显示流量及其单位，进入测量状态。

如果流量计系统自诊断发现故障，会及时给出显示报警指示和报警类型（见附录B）。

8.4.2 测量值观察（图17）
流量计运行时，在转换器的显示窗口上部有一行较大的数字，用于显示流量，中间一行文字，用于显示报警和流量单位，最下面的一行符号、数字和单位，用"▲"键选择显示
下列项目之一: 流速、流量百分比、正向总量、反向总量和差值总量。

在编程"允许"时,按“”键2秒钟,总量清零。

当有报警时；除在显示窗口的中间靠左有一方块闪亮，并给出报警类型（如果不止一项报警产生时，则交替给出报警类型）外，还可设定报警信号输出，用户可参照报警菜单页中给出的各报警参数项的设定，判断属于何种报警找出出现故障的原因。

当流量显示为负值时，表示流量计对当前流向定义为反向流向。

对分离型转换器，如果管道中流体的流向与流量计上的流向标志一致，用户又想将此流向定义为正向流向,可将系统电源切断，然后将转换器器端励磁端子EXT+和EXT-的励磁线互换一下，再接通电源，流量显示即为正值。

上述的测量参数均为只读型参数。

流量计系统通电后，均工作在测量状态，如果用户按""键持续3秒时间，则进入保密参数选择菜单页，当选择了相应的保密级后，进入菜单系统，即编程(设定)状态,可对属于相应保密级的参数项进行调整。

在编程(设定)状态,在任何菜单“页名”位置，只要用户按下"▼"键3秒钟，就会退出菜单系统返回流量测量状态。

8.4.3 输入保密码
当需要对流量计工作参数调整,须进入编程(设定)状态。

输入相应的保密码。

该码为五位数字，码值在00000~99999之间。

用户级密码（一级保密）为"10760"，输入后可编程菜单结构中"一级保密"参数项的值；工程师级密码（二级保密）为"56360"，输入后可编程菜单结构中"二级保密"和"一级保密"参数项的值(图14)。

不属于本级保密控制的参数项,其值修改后无效(不存贮新值)。

在测量状态时，按“”键3秒钟，系统开始要求输入保密码(图17)。

按“”键可以移动光标(即某一位数字下面显示的"-")。

光标所在的数字位,可以用“▲”或“▼”键将数字设定为所需值。

重复上述步骤，完成全部密码值的输入，再按“”键键3秒钟,则进入第一个子菜单的第一行(页名)，即仪表进入编程状态。

如果输入的密码不正确，那么系统返回到测量状态。

8.4.4 参数的选取与调整
当保密级确定后，可对转换器的工作参数进行选取与调整（只要是属于该保密级的参数均可）。

用户可用“”键在菜单页之间转换，用“”键在菜单页中参数项之间转换，并同时存贮上一个参数项调整后的值，用"▲"或"▼"键调整参数值或参数选项（如流量单位等）。

当参数项的参数值是选择型时，进入该参数项后,连续按"▲"或"▼"键,下面一行依次显示可选择的选项,当显示为所需要的选项时,按“”键即可。

例如流量体积单位的选择，见图18。

当参数项的参数值是数值型（如流量量程范围）时，与8.4.3节中输入保密码的操作方法相似。

图17 测量值显示操作图18 选择性参数编程
8.5 参数说明
为了便于对参数说明，按菜单页和每页菜单下的参数项之顺序列出如下：
例1：设仪表公称通径DN=100mm，使用中的测量量程为100m3/h，时间常数选择为4s，且在量程的4%以下时，进行小信号切除。

则：流量量程范围 =100 流量体积单位 =m3/ h 流量倍乘系数 =100 测量时间常数 =4s
流量切除流速 =0.142（m/s）传感器口径=100
例2：在例1之中，如果再选择4~20mA电流输出。

则：电流输出类型 =4-20mA
那么：当流量=50（m3/h）时，电流输出=12（mA）
当流量=0（m3/h）时，电流输出=4（mA）
例3：在例1之中，如果再选择最大输出脉冲为1000Hz。

则：脉冲输出类型 =频率频率输出上限 =1000Hz
例4：在例1之中，如果再选总量累计每个数为m3/100，且允许随时清总量。

则：流量总量单位 =0.01m3 流量清零允许 =允许
C 电气连线、运行和维修
9 电气连线
要求仪表电缆离开动力电缆,所有接线应在切断供电电源后进行。

电缆通过出线套连接至传感器或转换器,为使出线套的密封可靠,接线时应采用圆截面电缆。

打开转换器滑盖和密封盖的方法见图19。

接线时,首先松开出线套压紧螺母,拿掉堵板。

以次给电缆套上压紧螺
图20 分离型转换器接线端子及电缆引入位置
9.1 传感器与转换器间接线
一体型流量计传感器与转换器间的接线由制造厂完成,本节内容仅适用于分离型流量计。

分离型流量计传感器与转换器间的连线采用STT3200电缆,STT3200电缆含4芯: 2芯为各有两层屏蔽的同轴线,另2芯为聚氯乙烯绝缘软线。

4芯线外还有一外层屏蔽。

同轴线的
度可按下式计算:
L=σ×4
L------电缆长度(m);
σ------流体电导率(μS/cm).
但一般不得超过100m。

STT3200电缆随表供10m,如不够,用户可按实际距离向我厂另订货。

传感器与转换器间接线见图24。

图24 传感器与转换器间接线
9.2 电源、输出/输入信号技术数据与接线
转换器电源、输出/输入信号技术数据与接线详见图25 ～图31。

本节所述所有使用的电缆用户自备。

图25 电流输出接线
图26 报警输出接线
图27 脉冲输出配接电磁计数器
图28 脉冲输出配接电子接收仪表
图31 电源接线
10 运行
应遵守6.1节中的各项安全条款和规定。

流量计投运前进行下述检查：
a) 流量计在运输和安装中有无损伤;
b) 使用正确电流值的保险丝;
c) 使用电源电压同铭牌电压是否相符;
d) 仪表正确接地。

检查后打开管道阀门，使液体充满系统，应注意排除泄漏和系统内的残留气体。

接通仪表电源，一般流量计通电预热10分钟后即可正常工作。

11 维修
进行维修之前，须阅读6.1 节中的安全条款。

当确认传感器发生故障时,可同制造厂联系。

11.1 常规维修
一般只需目检电气连接有无破损及仪表工作是否正常。

11.2 故障维修
如果仪表不能令人满意地工作,可按下述步骤检查:
a) 检查流量计管线阀门是否全部打开,管道是否充满液体,常用流量最好在设定流量上限的50%～100%范围内;
b) 检查仪表电源、开关、保险丝等供电设施是否正常;
c) 检查故障点是在电缆中或是在接收仪表中;
d) 检查转换器的编号和仪表系数与传感器是否一致;
e) 检查量程设定是否正确;
f) 检查流量计输出连接是否正确及接地是否良好;
g) 按转换器部分规定内容检查(参阅附录 B)。

附录A 流量与流速的换算
V=
2
0007854.0)/(d
Q ⨯秒升； Q(升/秒)=0.0007854×d 2
×V ； V=
2
04712.0)/(d
Q ⨯分升； Q(升/分)=0.04712×d 2
×V ； V=
2
827.2)/(d Q ⨯小时升； Q(升/小时)=2.827×d 2
×V.
其中: Q: 流量; V: 流速(米/秒); d: 传感器公称通径(毫米) .
附录B 自诊断信息及故障排除
电磁流量计转换器中的各电路板采用了表面安装技术(SMT),所以对用户来说,电路板具有不可维修性,因此用户不要打开转换器箱体。

流量计本身具有自诊断功能,除电源及电路板硬件故障外,对一般应用中出现的故障均能正确地给出相应的报警信息(自诊断信息)。

报警信息除在显示窗口显示外（见下表），还可以从端子上输出报警信号。

故障排除:
1. 转换器无显示:
a) 检查电源是否接通;
b) 检查电源保险丝是否完好;
c) 检查电源连接是否正确;
d) 如果上述a、b、c三项均正常,请将转换器交生产厂维修。

2. 测量的流量不正确:
a) 检查信号线连接是否正确;
b) 检查下列参数，应与传感器铭牌和校验单内容一致：
流速零点修正；
传感器口径；
励磁方式选择；
流量标定系数；
流量倍乘系数。

c) 测量管道中介质是否满管。

3. “励磁”报警
a) 励磁驱动连接(EXT+、EXT-)是否开路;
b) 传感器励磁线圈电阻(EXT+与EXT之间)应小于20Ω;
c) 如a、b均正常,则转换器故障。

4.“空管”报警
a) 测量管道中介质是否满管;
b) 在转换器侧,将SIG1和SIG2短接至SIG GND,如空管报警解除,表示转换器正常;
c) 检查传感器电极是否正常:
如介质为水且充满传感器时,SIG1和SIG2对0V(仪表法兰)的电阻应为数KΩ至数十KΩ;
d) 检查传感器电极是否污染,如DS1和DS2之间的电压>1VD.C.,应进行电极清洗。

5.“电流”报警或相关故障
a) 如果模拟输出超量程,应调整参数项“流量量程范围”的值;
b) 如果流量达到满量程值时,电流达不到满度,检查电流输出环路电阻,应<600Ω;
6.“脉冲”报警或相关故障
如果“脉冲输类型”为“频率”，检查调整参数“频率输出上限”的值；
如果“脉冲输类型”为“脉冲”，检查调整参数“流量量程范围”的值。

FMI插入式电磁流量计
使用说明书
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校核：
审定：
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FMI插入式电磁流量计
使用说明书
开封仪表有限公司
2008年5月
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