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电磁流量计在水厂流量测量中的应用

发布时间:2017-09-19
 

摘要:首先介绍电磁流量计在水厂流量测量中的应用,然后简述电磁流量计的测量原理、优点;根据性能价格比选择流量计;从安装、环境条件和流体特性等方面,论述它在安装调试、运行期的故障。最后介绍清洗探头、防雷电 ,抗干扰等措施的解决方法。
1、引言 
在自来水行业中,流量的测量非常重要。自来水厂的取水、加药和供水的流量进行测量,可以为经济核算和水处理系统的诊断提供依据,从而达到有效地进行制水的操作与控制。而电磁流量计以其反应速度快、精度高、稳定性能好、压力损失小,被广泛应用于水厂中。下面结合我公司实际,对电磁流量计进行分析。
2、电磁流量计的分析 
2.1测量原理 
电磁流量计由传感器和变送器两部分组成。被测流量经传感器变换成感应电势,然后再由变送器转换成(4~20)mA的标准信号输出,以便进行指示、记录。 
由于感应电势与流量具有线性关系,在管道两侧各插入一根电极,便可以引出感应电势。根据电磁感应定律可知道,流量的基本公式:
感应电势E=BDv×10 -8  (1)
E—感应电势;B—磁感应强度;D—管道直径;v—垂直于磁力线方向的液体速度。
流量Q=πD2v/4 (2)
变送器的工作原理如图1示。

整个变送部分是一个闭环系统,感应电势E与反馈电压V进行比较后,得一差值信号ε作为前置放大器的输入信号,经放大器(包括前置放大器A1、主放大器A2、相敏整流器A3 和功率放大器A4)后,得到4~20mA的直流输出电流I。反馈信号经反馈放大器(包括线圈K1、霍尔乘法器和电位器分压
Vz)后,反馈到变送器的输入端,形成闭环系统。正交干扰抑制器是作为主放大器的反馈网络,将正交干扰信号反馈到主放大器的输入端,以再次削弱正交干扰的影响。
由上述可知,主通道的传递系数为:
A=A1A2A3A4 (3)
反馈通道的传递系数:
β=RHK1 K2 B Kz (4)
由上两式可得:
I=E|(RHK1 K2BKz) (5)
根据(1)(2)(5)式可知:
I=4×10-8Q|(RHK1 K2 KzπD) (6)
式中4×10-8|(RHK1 K2KzπD)为一常数。由式⑥可以看出,由于在电磁流量计的变送部分采用了负反馈系统,不仅提高了转换部分的稳定性,而且还可以克服电源波动的影响。
2.2电磁流量计的选择
由于电磁流量计具有以下特点:
(a)结构简单,无活动部件,使用可靠;
(b)压力损失小;
(c)测量精度不受被测介质压力、密度、粘度等物理参数的变化的影响。精度对流速分布的变化不敏感;
(d)小于300mm口径的传感器采用内磁式结构,紧凑合理,简单可靠,使用寿命长;
(e)大于300mm口径的传感器采用整体浇注,使测量管和壳体合为一体,防潮、防水性好,适宜地下或潮湿环境安装使用;
(f)安装使用方便,对前置直管段要求低。
结合工艺生产要求和价格两面考虑,我公司选择凯铭仪表的Promag 30电磁流量计安装于送水泵房,用于计量送水流量。
2.3安装、使用中应注意的问题
(a)传感器的安装位置,要选择在任何时候测量导管内都能充满液体,最好是垂直安装,以便减少由于液体流过在电极上出现气泡,造成误差。如图2示。

(b)电磁流量计的信号比较微弱,在满量程时,只有215~8mV,流量很小时输出仅有几微伏,外界略有干扰就能影响测量的精度。因此,传感器与变送器的外壳、屏蔽线、测量导管都要接地。并要求单独设置接地点。
(c)变送器的安装地点要远离一切大功率的磁源,不能有振动。
(d)安装时若前后都有弯头时,进管长度L1必须大于管径DN的3至5倍,出管长度L2必须大于管径DN的2倍,如图3示。

(e)变送器和二次仪表必须使用同一相线,否则由于检测信号与反馈信号相位差120°,使仪表不能正常工作。
2.4运行期的故障
流量计使用一段时间后,常见的故障原因有:由于在管内壁会沉积垢层,雷电击及环境条件的变化,从而会影响测量精度。因此,在使用中必须注意维护。对于内壁沉积垢层可以铲刷清洁传感器探头,仪表即可恢复正常;对于雷电击可以加强防雷设施,减少雷电对仪表的损坏;对于环境条件的变化可以采用抗干扰措施,可获得满意的测量结果。
3、结束语
电磁流量计在我公司投入使用几年来,计量准确可靠、运行稳定,为水厂计算回收率,提高经济效益起到了很重要的作用,是自来水厂实现流量测量的很好选择。本文分析的电磁流量计的检测原理、安装、选择、故障处理等,作为本人的一心得向大家作介绍。