電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。
測(cè)量流量時(shí),導(dǎo)電性液體相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬棒,以平均速度v流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)。導(dǎo)電性液體的流動(dòng),在測(cè)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(hào)E通過(guò)一對(duì)或一對(duì)以上的與液體直接接觸的電極檢測(cè)出來(lái)。
電磁流量計(jì)特點(diǎn)
(1)測(cè)量管道內(nèi)無(wú)阻力元件,沒(méi)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(cè)量管道內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件,不易磨損,因此傳感器壽命長(zhǎng);
(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(cè)量系統(tǒng),可測(cè)正反向流量;
(6)流量的測(cè)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(hào)與平均流速呈線性關(guān)系,測(cè)量精度高(±0.3~-0.5%),量程比寬(1:150)。
電磁流量計(jì)選型
儀表的選型很重要,有關(guān)資料表明,儀表在實(shí)際應(yīng)用中有2/3的故障是儀表選型錯(cuò)誤或使用不當(dāng)造成的,因此,在確定選用電磁流量計(jì)之后,還應(yīng)根據(jù)不同的工藝、環(huán)境、測(cè)量、介質(zhì)等綜合考慮。
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=600mm的電磁流量計(jì),現(xiàn)場(chǎng)不需要縮管和擴(kuò)管。
2 內(nèi)襯、電極材料選擇
電磁流量計(jì)主要用于測(cè)電導(dǎo)率≥5μS/cm的流體流量,應(yīng)根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結(jié)性等特點(diǎn)和價(jià)格承受能力,應(yīng)選擇不同內(nèi)襯、電極材料。
電磁流量計(jì)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(qiáng)而耐腐蝕性能一般的聚氨脂橡膠,耐腐蝕性能強(qiáng)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(cè)物質(zhì)直接接觸,故應(yīng)根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的腐蝕性選定。電磁流量計(jì)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(qiáng)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(jià)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(jià)格,選用氯丁橡膠材料內(nèi)襯和不銹鋼316L材料電極。
3 防護(hù)等級(jí)的選定
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),傳感器有IP65噴水型和IP68潛水型兩種防護(hù)等級(jí),根據(jù)用戶實(shí)際安裝地點(diǎn)在低矮的井道中,所以傳感器選IP68防塵潛水型。
4 附加功能的選擇
(1)對(duì)于選定的基本型,電磁流量計(jì)已帶LCD顯示、4~20mA電流輸出和0~1KHz頻率輸出,根據(jù)流量計(jì)和計(jì)算機(jī)通訊的要求,需增加RS-485通訊口功能,
(2)對(duì)于傳感器安裝在地面以下,應(yīng)選擇分體型。
故障處理
電磁流量計(jì)在投運(yùn)前,應(yīng)對(duì)管道及流量計(jì)進(jìn)行徹底檢查,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(duì)線路的接地進(jìn)行檢測(cè),確保接地可靠后,還需進(jìn)行絕緣電阻及接地電阻測(cè)試。
該電磁流量計(jì)正常投運(yùn)一年多來(lái),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(cè)量值變大或變小,或者是不停地波動(dòng),且經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)題的出現(xiàn)可能是與電纜線故障有關(guān)。因?yàn)榱髁坑?jì)隨管道埋敷在地下,傳感器具有IP68防護(hù)結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換器安裝在儀表箱或室內(nèi),兩者通過(guò)電纜連接,由于地面沉陷,山區(qū)環(huán)境潮濕等現(xiàn)場(chǎng)情況的變化,傳感器和轉(zhuǎn)換器未徹底做好電纜接頭處的防潮(防水)等處理,恰逢該接頭處于一個(gè)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:
(1)信號(hào)線對(duì)地絕緣下降,引起信號(hào)衰減,最終是測(cè)量結(jié)果偏?。?/p>
(2)信號(hào)電纜連接處接觸電阻變大,使測(cè)量值變小,若該接觸電阻不穩(wěn)定,則測(cè)量值無(wú)法穩(wěn)定,且易引入干擾;
(3)勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣下降,造成測(cè)量結(jié)果偏??;
(4)信號(hào)線勵(lì)磁線對(duì)地絕緣性能下降,使得測(cè)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(duì)儀表的影響也變化不定,繼而出現(xiàn)波動(dòng);
(5)勵(lì)磁回路電纜連接處接觸電阻變大,使轉(zhuǎn)換器的勵(lì)磁回路處于非恒流工作區(qū)域,勵(lì)磁電流下降,同樣造成測(cè)量結(jié)果偏小,若該接觸電阻不穩(wěn)定,則測(cè)量值出現(xiàn)波動(dòng)。
判別這類異常情況,因發(fā)生在信號(hào)回路,判斷有一定難度,只有深入現(xiàn)場(chǎng),在排除流量計(jì)其它可能性故障后,就應(yīng)檢查電纜是否有問(wèn)題,現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)人員只要把現(xiàn)場(chǎng)的勵(lì)磁回路電阻測(cè)量值與廠方提供的數(shù)據(jù)作比較,測(cè)試接地電阻,逐步判定問(wèn)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。
由于電磁流量計(jì)運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜,影響其正常工作的因素眾多,調(diào)試技術(shù)需要不斷總結(jié)和更新??傊灰覀兒侠磉x用、正確安裝電磁流量計(jì),并采取有效的措施加以維護(hù),就能避免或減少故障的發(fā)生,延長(zhǎng)儀表的使用壽命,為生產(chǎn)提供準(zhǔn)確可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)。
在現(xiàn)代化的污水處理工藝中,配備流量檢測(cè)儀表,構(gòu)成可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng),使污水水質(zhì)達(dá)到常規(guī)的排放標(biāo)準(zhǔn),造福人類。
電磁流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱EMF)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。
50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用,近年來(lái)世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量?jī)x表臺(tái)數(shù)的5%~6.5%。
70年代以來(lái)出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式,逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式,儀表性能有了很大提高,得到更為廣泛的應(yīng)用。
原理與機(jī)構(gòu)
EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng),與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì),電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來(lái)明右手規(guī)則”;
其值如下式式中E-----感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),即流量信號(hào),V;k-----系數(shù);
B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度,T;D----測(cè)量管內(nèi)徑,m;---平均流速,m/s。
設(shè)液體的體積流量為,則式中K為儀表常數(shù),K=4KB/πD。
EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。
傳感器典型結(jié)構(gòu),測(cè)量管上下裝有激磁線圈,通激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管;
一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸,引出感應(yīng)電勢(shì),送到轉(zhuǎn)換器。
激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。
分類
市場(chǎng)上通用型產(chǎn)品和特殊型儀表可以從不同角度分類。
如按激磁電流方式劃分,有直流激磁、交流(工頻或其他頻率)激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。
幾種激磁方式的波形。按輸出信號(hào)連線和激磁(或電源)連線的制式分類,有四線制和二線制。
按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類,有分離型和一體型。
按流量傳感器與管道連接方法分類,有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛(wèi)生型連接和螺紋連接。
按流量傳感器電極是否與被測(cè)液體接觸分類,有接觸型和非接觸型。按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類,有短管型和插入型。
按用途分類,有通用型、防爆型、衛(wèi)生型、防侵水型和潛水型等。
電磁流量計(jì)一般在安裝過(guò)后無(wú)保養(yǎng)的前提下都能正常運(yùn)行很長(zhǎng)一段時(shí)間,之后需要保養(yǎng)和日常檢查。接收不到信號(hào)或太弱都是小問(wèn)題。所以出現(xiàn)了也不用驚訝,認(rèn)真做好以下步驟便可迎而解。
1、首先確認(rèn)管道中是否充滿流體。
2、如果管道太靠近墻壁,可在有傾斜角度的管道直徑上安裝探頭,而不必非在水平管道直徑上安裝,應(yīng)選用Z法安裝探頭
3、仔細(xì)選擇管道致密部分并充分打磨光亮,涂抹充分的藕合劑安裝好探頭;
4、分別細(xì)心地在安裝點(diǎn)附近慢慢移動(dòng)每個(gè)探頭,尋找到最大信號(hào)點(diǎn),防止因?yàn)楣艿纼?nèi)壁結(jié)垢或因?yàn)楣艿谰植孔冃螌?dǎo)致超聲波束反射出預(yù)計(jì)的區(qū)域而錯(cuò)過(guò)可接收到較強(qiáng)信號(hào)的安裝點(diǎn);
5、對(duì)電磁流量計(jì)內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重的金屬管道可使用擊打的辦法使結(jié)垢部分脫落或裂縫,但要注意,此方法有時(shí)反而因?yàn)榻Y(jié)垢和內(nèi)壁之間產(chǎn)生空隙而絲毫無(wú)助于超聲波的傳輸。