流量儀表：電磁流量計在水危機中的應(yīng)用

  隨著人口急劇增長，工業(yè)發(fā)展迅速，水資源狀況迅速惡化，“水危機”日趨嚴(yán)重。應(yīng)對這種情況，我國政府將在“十一五”期間投資3 0 0 0億元新建、改建數(shù)干座污水處理廠，以推進城市污水處理和利用，污染減排。

　　1 先行系列電磁流量計的工作原理 電磁流量計的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場中切割磁力運動時，其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E為： E- KBvD 式中，K為儀表常數(shù);B為磁感應(yīng)強度(T);v為導(dǎo)體運動平均速度m/sD為管道內(nèi)徑㈣。

　　測量流量時，導(dǎo)電性液體相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬棒，以平均速度v流過垂直于流動方向的磁場。導(dǎo)電性液體的流動，在測量電極上感應(yīng)出與平均流速成正比的電壓。其感應(yīng)電壓信號E通過一對或一對以上的與液體直接接觸的電極檢測出來。

　　根據(jù)流體的體積流量公式為 Q=1/4丁

　　(2) 由公式(2)可知，Q與v是成正比的一一對應(yīng)函數(shù)，那么E與Q也是成正比的一一對應(yīng)函數(shù)，測出了感應(yīng)電壓E也即測出了介質(zhì)的體積流量Q。測出的感應(yīng)電壓E由電纜送至轉(zhuǎn)換器，通過智能化處理，然后LCD顯示，或轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號4～2 0mA輸出。

　　2 先行系列電磁流量計特點

　　(l)測量管道內(nèi)無阻力元件，沒有附加的壓力損失，不易發(fā)生堵塞，具有顯著的節(jié)能意義;

　　(2)測量管道內(nèi)無可動部件，不易磨損，因此傳感器壽命長;

　　(3)傳感器所需的直管段較短，方便安裝;

　　(4)合理選擇電極和內(nèi)襯材料，可耐腐蝕和耐磨損;

　　(5)雙向測量系統(tǒng)，可測正反向流量;

　　(6)流量的測量為體積流量，不受流量的密度、粘度、溫度、壓力、和電導(dǎo)率變化的影響;

　　(7)傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系，測量精度高(±0. 3r-- -0. 5%)，量程比寬(k 150)。

　　3 先行系列

　　電磁流量計選型

　　儀表的選型很重要，有關(guān)資料表明，儀表在實際應(yīng)用中有2/3的故障是儀表選型錯誤或使用不當(dāng)造成的，因此，在確定選用電磁流量計之后，還應(yīng)根據(jù)不同的工藝、環(huán)境、測量、介質(zhì)等綜合考慮。

　　3 1口徑選擇 根據(jù)該污水處理廠提供的工藝管道直徑、管道壓力及污水流速，選擇口徑D-6 0 0mrn的電磁流量計，現(xiàn)場不需要縮管和擴管。

　　3 2內(nèi)襯、電極材料選擇 先行系列電磁流量計主要用于測電導(dǎo)率≥5U S/cm的流體流量，應(yīng)根據(jù)被測物質(zhì)的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結(jié)性等特點和價格承受能力，應(yīng)選擇不同內(nèi)襯、電極材料。

　　先行系列 電磁流量計的內(nèi)襯材料有：耐腐蝕性中等、耐一般低濃度的酸、堿、鹽的氯丁橡膠材料，耐磨損性強而耐腐蝕性能一般的聚氨臘橡膠，耐腐蝕性能強和適于溫度高的聚四氟乙烯，化學(xué)性質(zhì)等同于聚四氟乙烯的抗拉、抗壓聚全氟乙丙烯，耐稀酸、堿、鹽的溫度<60℃的聚乙烯和溫度< 100℃的聚苯硫醚等。

　　電極材料裝于其管道內(nèi)壁，與被測物質(zhì)直接接觸，故應(yīng)根據(jù)被測物質(zhì)的腐蝕性選定。電磁流量計電極的材料有：耐鹽和小于50%濃度堿溶液的鈦(Ti)電極，耐酸和鹽的鉭(Ta)電極，耐腐蝕能力強的貴金屬鉑電極，不適于鹽酸的哈氏合金C電極和不適于硝酸的哈氏合金B(yǎng)電極，耐腐蝕能力一般、但價格低廉的不銹鋼316L等。

　　根據(jù)該污水處理廠主要處理生活廢水及工業(yè)廢水，再考慮用戶能接受的價格，選用氯丁橡膠材料內(nèi)襯和不銹鋼316L材料電極。

　　3 3防護等級的選定

　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，傳感器有IP65噴水型和IP68潛水型兩種防護等級，根據(jù)用戶實際安裝地點在低矮的井道中，所以傳感器選IP68防塵潛水型。

　　3 4附加功能的選擇

　　(l)對于選定的基本型，電磁流量計已帶LCD顯示、4-20mA電流輸出和0—lKHz頻率輸出，根據(jù)流量計和計算機通訊的要求，需增加RS-485通訊口功能，

　　(2)對于傳感器安裝在地面以下，應(yīng)選擇分體型。

　　4 EMFM系列電磁流量計的安裝和調(diào)試4 1安裝要領(lǐng)

　　(l)安裝點選擇在管道zui低處

　　在確認(rèn)被測物質(zhì)流向之后，安裝點要選擇在任何時候測量導(dǎo)管內(nèi)都能充滿液體，以防止由于測量導(dǎo)管內(nèi)無液而指示不在零位所引起的誤差。

　　(2)直管段保證在前5D后3D

　　為獲得儀表測量度，在傳感器上游側(cè)的直管段長度不小于5D下游側(cè)不小于3D(D為傳感器的名義直徑)。若在傳感器上游側(cè)有兩個以上的彎頭或其它阻流件，則前置直管段應(yīng)大于1 0D。

　　(3)信號電極在水平方向水平安裝時要使電極軸線平行于地平線，因為處于底部的電極易被沉淀物覆蓋，被測介質(zhì)中偶存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號波動。

　　(4)盡量避開振動源、磁源大功率電機、變壓器)由于電磁流量計的測量感應(yīng)電壓很小，電壓較低，易受外界電磁噪聲的影響，故在安裝時應(yīng)進行可靠的接地連跨)接。EMFM系列的4電極設(shè)計可以有效地優(yōu)化系統(tǒng)，節(jié)約成本。

　　4 2轉(zhuǎn)換器安裝和調(diào)試先行系列一體化電磁流量計無單獨安裝轉(zhuǎn)換器，分體式轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室，場所選擇余地較大，環(huán)境條件好些。轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測介質(zhì)電導(dǎo)率和信號電纜型號，即電纜的分布電容、導(dǎo)線截面和屏蔽層數(shù)、用制造廠儀表所附加規(guī)定型號的信號電纜。電導(dǎo)率較低傳輸距離較長時，應(yīng)用二層屏蔽電纜。為了避免干擾信號，信號電纜必須單獨穿過接地保護鋼管內(nèi)，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。功能性調(diào)試時，由智能轉(zhuǎn)換器對儀表分別進行參數(shù)的讀取，臨界值報警試驗等，然后進行流量系數(shù)值的寫入。

　　5 儀表投運及故障處理先行系列電磁流量計在投運前，應(yīng)對管道及流量計進行*檢查，包括管道雜物等清理，電極處干燥處理。還包括電氣線路的檢查，首先應(yīng)對線路的接地進行檢測，確保接地可靠后，還需進行絕緣電阻及接地電阻測試。該電磁流量計正常投運一年多來，基本上未出現(xiàn)故障，但是一年后，出現(xiàn)工作異常，具體表現(xiàn)為測量值變大或變小，或者是不停地波動，且經(jīng)現(xiàn)場檢查，已排除管道不滿管、介質(zhì)含氣等現(xiàn)象的可能性，發(fā)現(xiàn)這類問題的出現(xiàn)可能是與電纜線故障有關(guān)。因為流量計隨管道埋敷在地下，傳感器具有IP68防護結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換器安裝在儀表箱或室內(nèi)，兩者通過電纜連接，由于地面沉陷，山區(qū)環(huán)境潮濕等現(xiàn)場情況的變化，傳感器和轉(zhuǎn)換器未*做好電纜接頭處的防潮(防水)等處理.恰逢該接頭處于一個潮濕的環(huán)境，如儀表井、電纜溝等，潮氣侵入電纜接頭，都有造成如下的可能：

　　(l)信號線對地絕緣下降，引起信號衰減，zui終是測量結(jié)果偏小;

　　(2)信號電纜連接處接觸電阻變大，使測量值變小，若該接觸電阻不穩(wěn)定，則測量值無法穩(wěn)定，且易引入干擾;

　　(3)勵磁線圈對地絕緣下降，造成測量結(jié)果偏小;

　　(4)信號線勵磁線對地絕緣性能下降，使得測量結(jié)果遠(yuǎn)大于正常的數(shù)據(jù)，如這種干擾不穩(wěn)定，對儀表的影響也變化不定，繼而出現(xiàn)波動;

　　(5)勵磁回路電纜連接處接觸電阻變大，使轉(zhuǎn)換器的勵磁回路處于非恒流工作區(qū)域，勵磁電流下降，同樣造成測量結(jié)果偏小，若該接觸電阻不穩(wěn)定，則測量值出現(xiàn)波動。

  判別這類異常情況，因發(fā)生在信號回路，判斷有一定難度，只有深入現(xiàn)場，在排除流量計其它可能性故障后，就應(yīng)檢查電纜是否有問題，現(xiàn)場儀表維護人員只要把現(xiàn)場的勵磁回路電阻測量值與廠方提供的數(shù)據(jù)作比較，測試接地電阻，逐步判定問題所在，繼而采取措施，或更換整根電纜，或保持電纜接頭處干燥等。

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