水處理工程中污水量的測量方法有很多種，如電磁流量計、巴歇爾計量槽，超聲波流量計、渦街流量計、轉(zhuǎn)子流量計等，其中運行能耗最低的流量計之一就是電磁流量計，且以滿管電磁流量計應(yīng)用最為廣泛。本文將著重介紹滿管電磁流量計的特點、選型、安裝及應(yīng)用。

 

1 1  滿管電磁流量計測量原理

        滿管電磁流量計用于測量滿流狀態(tài)的管道內(nèi)導(dǎo)電液體的流量，其測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在被測管道的管壁上安裝一對檢測電極，當(dāng)管道中的導(dǎo)電液體沿管道軸線方向運動時，導(dǎo)電液體便切割磁力線，產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。傳感器將產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)換成信號，并通過信號電纜送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將信號進(jìn)行放大，并通過一系列數(shù)字處理后，最終轉(zhuǎn)換成流量信號，并以標(biāo)準(zhǔn)信號輸出?？梢娏髁康臏y量值只與導(dǎo)電液體的平均流速有關(guān)，與液體的粘度、溫度等因素?zé)o關(guān)。

 

2 2  適用條件

        （1）被測液體的電導(dǎo)率一般不低于 5x10-6S/cm；

        （2）管道內(nèi)液體始終保持滿管流狀態(tài)，且滿足流速要求；

        （3）被測液體不能含有較大氣泡；

        （4）被測液體不能具有較高溫度。

 

3 3  選型參數(shù)

3.1  量程范圍

        量程范圍指流量計可測得的最大流量與最小流量的范圍。設(shè)計時選擇電磁流量計的量程上限值可為被測管道最大流量值的 1.3 倍。此外，為了保證測量精度，正常流量應(yīng)在量程上限值的 50%以上。

 

3.2  流速與口徑

        流量測量范圍上限值的流速應(yīng)在 0.5m/s~10m/s 范圍內(nèi)選定，下限值的流速應(yīng)為上限值的 1%~5%。

 

        污水廠內(nèi)輸送污水或者粘度不高的液體的管道流速一般在 1.5~3m/s 之間。易粘附、堆積、結(jié)垢的液體，管道流速一般不低于 2m/s，最好 3m/s 以上。腐蝕性的液體，管道流速一般要低于 2m/s。電磁流量計的口徑通常與被測管道相同，當(dāng)液體流速不滿足上述要求時，電磁流量計的口徑可比被測管道略小或略大，以保證流速滿足要求。

 

3.3  工作壓力

電磁流量計的使用壓力必須低于其工作壓力，目前國內(nèi)生產(chǎn)的電磁流量計的壓力規(guī)格為：

        口徑<50mm，工作壓力為 1.6MPa；

        50mm≤口徑≤900mm，工作壓力為 1.0MPa；

        口徑≥1000mm，工作壓力為 0.6MPa；

 

4  選擇結(jié)構(gòu)形式

        電磁流量計按照傳感器是否與轉(zhuǎn)換器連為一體，可分為一體式和分體式兩種結(jié)構(gòu)形式。

 

4.1  一體式

一體式電磁流量計的特點是轉(zhuǎn)換器與傳感器安裝在一起，現(xiàn)場顯示；除了供電和輸出信號電纜外，不需要另外連接專用的電纜。

        優(yōu)點：安裝簡單、敷線方便。

        缺點：精度較低、不耐高溫、不宜安裝在地面以下。

 

4.2  分體式

分體式電磁流量計的特點是通過專用的信號電纜將傳感器和轉(zhuǎn)換器連接起來，轉(zhuǎn)換器通常安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方，可以遠(yuǎn)傳顯示。

        優(yōu)點：精度較高、耐高溫、適用于環(huán)境條件較差的場所、便于觀察數(shù)據(jù)。

        缺點：安裝和敷線要求嚴(yán)格。

 

4.3  選擇要點

現(xiàn)場環(huán)境條件較好的情況下，通常選用一體式電磁流量計。

分體式電磁流量計可用于以下情況：

        （1） 環(huán)境溫度或流量計轉(zhuǎn)換器表面受輻射溫度大于 60℃；

        （2） 現(xiàn)場濕度較大或者存在腐蝕性氣體；

        （3） 安裝在井下或者高空；

        （4） 管道震動較大。

 

5 5  選擇供電方式

5.1  供電方式分類

根據(jù)供電電源的不同，電磁流量計的供電方式有三種。

        （1）交流電源（220V AC）目前應(yīng)用最多，一般工程現(xiàn)場都有 220V 電源，流量計接線方便。

        （2）直流電源（24V DC）主要用于現(xiàn)場不允許使用交流電或者從安全方面考慮采用低壓直流電的場所。

        （3）電池（3.6V DC）目前應(yīng)用不是很多，主要用于現(xiàn)場沒有任何電源的場所。

 

5.2  選擇要點

在選擇電磁流量計的供電方式時可以考慮以下幾個方面：

（1）傳感器與轉(zhuǎn)換器的距離（分體式）

        傳感器與轉(zhuǎn)換器連接用的專用屏蔽電纜最大長度只能做到 99 米，超過 99米信號會衰減很厲害，如果這種情況下還采用 24V 供電就很難測量了。因此，在電磁流量計與控制室距離不遠(yuǎn)的情況下（99 米以內(nèi)），可以選擇直流電源（24V DC），這樣可以節(jié)省供電電源，電纜敷設(shè)走橋架時也不用加隔板。但是當(dāng)電磁流量計距離控制室較遠(yuǎn)時（100 米以上），最好用交流電源（220VAC）。

（2）防爆要求

        交流電源（220V AC）供電在現(xiàn)場做到的最大限度是隔爆級，直流電源（24VDC）可以做到本安級，設(shè)計時應(yīng)考慮現(xiàn)場對儀表防爆等級的要求。

 

6  選擇襯里材料

電磁流量計測量管的襯里材料取決于被測液體的溫度和化學(xué)性質(zhì)，常用的三種襯里材料見表 6.1 所示。

表6.1 常用襯里材料及其適用條件

7  安裝要求

7.1  直管段長度

        （1）上游直管段長度：電磁流量計電極中線上游直管段長度必須滿足 5 倍管道直徑的長度。

        （2）下游直管段長度：電磁流量計電極中線下游直管道長度通常為 2~3 倍管道直徑的長度。

 

7.2  傳感器安裝

        傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但是測量固液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動，可以避免水平安裝時襯里下半部的局部磨損嚴(yán)重，低流速時固相沉淀等缺點。

 

7.3  轉(zhuǎn)換器安裝

        分體式電磁流量計的轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室。轉(zhuǎn)換器與傳感器的間距一般不超過 100 米。

        為了避免干擾信號，信號電纜必須單獨穿在接地保護(hù)鋼管內(nèi)，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。

 

7.4  接地

        傳感器必須單獨接地，接地電阻 100Ω以下。

        傳感器測量管的金屬管體與液體應(yīng)同為地電位，接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)小于10Ω，所有傳感器與連接管道必須有良好的連線，如果連接管道是非金屬管道或者管道內(nèi)有絕緣涂層，則應(yīng)選用接地法蘭。

7.5  安裝環(huán)境

        （1）測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時，避免安裝在混合尚未均勻的下游；測量化學(xué)反應(yīng)時，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；

        （2）盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓；

        （3）選擇震動小的場所，特別對一體型儀表；

        （4）避免附近有大電機、大變壓器、以免引起電磁場干擾；

        （5）宜安裝在易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所；

        （6）盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；

        （7）轉(zhuǎn)換器安裝的環(huán)境溫度在-10℃~45℃之間；

        （8）環(huán)境相對濕度在 10%~90%范圍內(nèi)；

        （9）傳感器盡可能避免受陽光直照；

        （10）盡量避免雨水浸淋或被水浸沒。

8  結(jié)束語

        電磁流量計作為水處理工程中一種常用的流量測量儀表，其測量結(jié)果的精確程度與設(shè)計人員是否正確選型，施工人員是否正確安裝密不可分。只有在選型正確、安裝正確的前提下才能讓電磁流量計發(fā)揮其作用，滿足工程精確計量的要求。