城市供水行業(yè)中電磁流量計的應用

           
             近年來，隨著國內(nèi)供水行業(yè)自動化技術水平不斷提高以及貿(mào)易結算計量的要求，電磁流量計得到了越來越普遍的應用和推廣，特別是在上海供水行業(yè)中SP-LDE型電磁流量計應用已經(jīng)得到了廣泛的認可。
                              2 基本原理
                             
                        根據(jù)法拉第電磁感應定律，即導電液體在磁場中切割磁力線運動時，導體中產(chǎn)生感應電勢（見圖1），其感應電勢的大小與磁感應強度、流體做切割磁力線強度等因素成正比。

                        圖1 感應電勢產(chǎn)生原理圖
                              電勢由下式給出：
                              E=K×B×V×D
                              式中：E——感應電壓；
                                  K——儀表常數(shù)；
                                  B——磁感應強度；
                                  V——平均流速；
                                  D——測量管內(nèi)直徑。

                             
                        流量流體時，流體流過垂直于流動方向的磁場，導電性液體的流動感應出一個與平均流速或單位體積流量成正比的電壓，因此只要被測的流體具有zui低限度的電導率，其感應電壓信號通過兩個與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜傳送到放大器，然后，轉換成統(tǒng)一的輸出信號。
                              3 主要技術特點和使用安裝要求
                              3.1 電磁流量計的主要技術特點
                              ① 由于測量結果與液體的壓力、溫度、電導率等物理參數(shù)無關，所以測量度高、工作可靠。
                              ② 測量管內(nèi)無阻流件，因此無附加壓力損失，即對自來水測量無附加水頭損失。
                              ③
                        只有管道和電極與被測液體接觸，因此，只要合理選擇電極材料，即可達到耐腐蝕、耐磨損的要求。具有使用壽命長，維護要求低的特點。
                              ④ 可以測定正、反方向流體的流量。
                              ⑤ 輸出信號方式比較靈活。有脈沖、電流、頻率等方式。
                              3.2 電磁流量計的使用和安裝要求
                              ①
                        電磁流量計的上游管道至少有5倍管徑長度的直管段，它的下游至少有3倍管徑長度的直管段。在條件允許的情況下，放寬流量計前置直管道長度在10倍管徑以上。
                              ② 在電磁流量計的安裝中，傳感器接地環(huán)要可靠地接地，接地電阻要不大于l OΩ。
                              ③ 要在使用環(huán)境的選擇中注意避免外部的電磁干擾，特別是避免工頻電磁場的干擾。
                              ④
                        對流量計上游管道中在前置距離外安裝閥門，特別是蝶閥或直角彎管等嚴重影響流態(tài)特性的場合，在流量計上游5～10倍管徑的直管內(nèi)安裝整流器，以達到穩(wěn)定水流流態(tài)，提高計量準確度的目的。
                              4 電磁流且計在供水行業(yè)安裝配置及使用情況
                              目前在上海各區(qū)域自來水公司中所普遍采用的水處理工藝原理流程框圖見圖2。

                        圖2 水工藝處理流程
                             
                        基于電磁流量計的測量原理及測量特點，目前已成為供水行業(yè)廣泛應用的產(chǎn)品。從1989年使用*臺電磁流量計以來，到目前為止，上海市自來水公司使用了上海光華愛而美特公司的電磁流量計總計400余臺，直徑從DN15～DN3000不等，主要用于水廠原水的貿(mào)易計量、加礬計量、反沖洗水量計量、出水泵房單管計量、廠用水計量以及出廠水總管貿(mào)易計量。還有區(qū)域公司的管網(wǎng)連接邊界用于相互饋水的貿(mào)易計量。由于水質(zhì)腐蝕性和磨損性都不強，除了原水選用刮刀式電極和加礬計量選用白金電極外，一般選用橡膠襯里和不銹鋼電極即達到測量要求。
                              5 電磁流f計在線校驗方法
                             
                        電磁流量計出廠時其度已經(jīng)過實驗室標定。但一旦使用于現(xiàn)場，由于受環(huán)境條件、流體特性以及儀表本身如元器件損壞等原因引起儀表運行故障等情況，對于安裝投運前或長期使用后的流量計有必要進行一次常規(guī)的現(xiàn)場校驗。由于電磁流量計的傳感器安裝在供水管道中，難以拆下送至實驗室進行檢查，而目前在流量計量范圍內(nèi)，國家和地方對大口徑流量計尚未有現(xiàn)場條件下進行在線檢驗的規(guī)程和其它法規(guī)文件。為了保證電磁流量計在安裝、故障修復以及長期使用后的精度和可靠性，而又不影響自來水的日常供應，我公司1995年制訂了《電磁流量計檢驗規(guī)程》作為本企業(yè)內(nèi)部計量管理標準的一部分，經(jīng)過幾年的現(xiàn)場檢驗，摸索經(jīng)驗，不斷完善，在1998年我公司進行IS09002質(zhì)量管理評審中獲得通過，并已在市原水及各區(qū)域公司各水廠中推廣應用。
                              5.1 校驗的主要內(nèi)容
                              ① 對電磁流量計勵磁線圈進行安全絕緣測試，應大于20MΩ。
                              ② 對電磁流量計勵磁線圈進行銅電阻測試，應與原出廠值相同（環(huán)境溫度相同時）。
                              ③
                        對電磁流量計傳感器電極對地電阻進行測試，若電阻值在2一20kf之間，并伴有充放電現(xiàn)象，兩只電極的電阻相近，則認為好的。
                              ④ 對電磁流量計轉換器勵磁電流進行測試，觀察其輸出與轉換器原電流的值，誤差不超過士0. 25mA。
                              ⑤
                        對電磁流量計轉換器模擬量輸出及頻率輸出進行測試，觀察其線性變化情況，并計算其zui大線性誤差，應不超過士0.5%。
                              ⑥ 對DN 1200mm以上的電磁流量計，應測試推動級NB，電流誤差不超過12mA。
                              5.2 在線測試情況分析
                             
                        以2001年南市水廠周期檢驗為例，共檢驗28臺，其中有出廠水計量、加礬計量、原水進水計量等。從傳感器一部份測試情況看:編號為71620-418,
                        63325-956的電磁流量計勵磁線圈絕緣電阻分別為3MΩ, 0.
                        5MΩ，小于20MΩl，經(jīng)仔細分析檢查，原來在開挖過程中，由于施工不當，將勵磁電纜絕緣損壞。解決辦法是更換損壞的勵磁電纜，使傳感器恢復正常絕緣值，其余均符合安全性要求;電極對地電阻對稱性較好，并伴有沖放電現(xiàn)象;勵磁電流其輸出與轉換器原電流標稱值相符，其誤差不超過士0.
                        25mA。
                             
                        從轉換器測試情況看:編號為81141-413,81139-413電磁流量計電流輸出zui大誤差超過0.5%，與生產(chǎn)廠，由生產(chǎn)廠家進行維修解決。
                             
                        通過對電磁流量計在線檢驗，我們可以及時正確地發(fā)現(xiàn)電磁流量計是否存在故障或隱患，為保證電磁流量計的正確計量提供了可靠的依據(jù)和保障，有利于今后更好地管理好、使用好電磁流量計。
                              6 使用過程中存在的難點、故障以及解決辦法
                             
                        電磁流量計具有較高的穩(wěn)定性，儀表設備本身一般很少發(fā)生故障。但是由于環(huán)境條件的變化或安裝工況條件所限，也發(fā)生了一些問題或故障，應該加以解決或避免，主要表現(xiàn)為以下幾種情況:
                              ①
                        沒有滿足流量計的安裝條件，電磁流量計對管道的直管段要求較高，在新建水廠設計時可以盡量滿足，而對老水廠改造或加裝來說，以上條件就變得幾乎苛刻。由此影響了測量穩(wěn)定性。其解決方法為加裝整流管以改善流動特性。
                              ②
                        被測水的流速過低，由此影響測量的精度。特別是在一些區(qū)域邊界安裝的流量計，由于處于區(qū)域公司管網(wǎng)末梢，壓差小而造成流速過低。其解決辦法是盡量開啟邊界兩邊閥門。
                              ③
                        管道水中有氣，造成測量波動大影響穩(wěn)定性。其解決辦法要設法找到氣的來源并加以解決，必要時在管道中加裝排氣閥。
                              ④
                        安裝在原水管道中流量計的傳感器電極表面被淤泥沉積污染，影響測量。其解決方法為選用刮刀式電極，并定期進行維護清洗。
                              ⑤
                        雷擊造成電磁流量計的轉換器損壞，以致無法測量。其解決辦法為在轉換器信號輸人端、勵磁電流輸人端和工作電源端分別加裝相應的避雷器。
                              ⑥
                        電磁流量計人口管道中異物堆積，造成被測水體流動特性突變由此影響測量精度造成較大的誤差。其解決方法為及時清除管道中堆積的異物。
                              7 結束語
                             
                        總之，電磁流量計所具有的測量精度高、穩(wěn)定性好和適用范圍廣的特點，為水廠實現(xiàn)自動化控制和公平貿(mào)易計量提供了有力的技術保證，發(fā)揮巨大的作用。今后，隨著技術、應用和性價比的不斷完善提高，電磁流量計必將在供水行業(yè)中取得越來越廣泛的應用。