【摘要(yao)】介紹了(le)新型電(dian)磁流量(liang)計 的工(gong)作原理(li)和系統(tong)組成。并(bing)結合污(wu)水處理(li)工藝将(jiang)電磁流(liu)🏃‍♂️量計♉與(yu)其他流(liu)量計進(jin)行分析(xi)比較,從(cong)理論和(he)實踐上(shang)闡述電(dian)磁流量(liang)計在工(gong)業污水(shui)處理環(huan)節流量(liang)測量的(de)優勢。
1電(dian)磁流量(liang)計工作(zuo)原理和(he)測量系(xi)統組成(cheng)
1.1工作原(yuan)理
　　電磁(ci)流量計(ji)的工作(zuo)原理是(shi)基于法(fa)拉第電(dian)磁感應(ying)定律。被(bei)測介質(zhi)垂直于(yu)磁力線(xian)方向流(liu)動,因而(er)在與介(jie)質流動(dong)和磁㊙️力(li)線💃都垂(chui)直的方(fang)向上産(chan)生一感(gan)應電動(dong)勢Ex,
Ex=BDv×10-4
式中(zhong):B爲磁感(gan)應強度(du),T;D爲兩電(dian)極間的(de)距離,mm;
v爲(wei)被測介(jie)質的平(ping)均流速(su),m/s;Ex爲電動(dong)勢,V.
被測(ce)介質的(de)流量Q與(yu)d和v有關(guan)

式中:Q爲(wei)被測介(jie)質的流(liu)量,m3/s;v爲被(bei)測介質(zhi)的平均(jun)流速,m/s;d爲(wei)流量計(ji)的通流(liu)截面直(zhi)徑,m;A爲流(liu)量計的(de)有效作(zuo)用面積(ji),m2.
由上式(shi)得:
Ex=BDQ×10-4/A
當磁(ci)場強度(du)B與兩極(ji)間距離(li)D一定時(shi),則:
Ex=K°Q
K=BD×10-4/A=常數(shu)
　　由此可(ke)見,感應(ying)電動勢(shi)Ex與被測(ce)介質流(liu)量Q成正(zheng)比。流量(liang)Q不🔞受🏃流(liu)🏃‍♂️體的溫(wen)度、壓力(li)、密度、電(dian)導率變(bian)化的影(ying)響,具有(you)很大的(de)優越性(xing)。測量系(xi)統的變(bian)送器輸(shu)出Ex是一(yi)個微弱(ruo)的交變(bian)信号,其(qi)中包含(han)各種幹(gan)擾成分(fen),且信号(hao)内阻變(bian)化高達(da)幾萬歐(ou)姆,因此(ci)要求轉(zhuan)換器是(shi)一個高(gao)輸入阻(zu)抗,且能(neng)抑制各(ge)種幹擾(rao)成分的(de)交流毫(hao)㊙️伏轉換(huan)器。将🔴感(gan)應電動(dong)勢轉換(huan)成4～20mADC的統(tong)一信号(hao)。轉換器(qi)有高輸(shu)入阻抗(kang)✨差動放(fang)大器、主(zhu)放大器(qi)、正交幹(gan)擾抑制(zhi)器、相敏(min)檢波器(qi)、直流放(fang)大器、霍(huo)爾乘👣法(fa)器等組(zu)成,最後(hou)輸出電(dian)流爲:
Io=K°Q(mA)
式(shi)中:K爲儀(yi)表常數(shu);Q爲被測(ce)流量。
2.2測(ce)量系統(tong)的組成(cheng)
　　電磁流(liu)量計經(jing)曆了直(zhi)流勵磁(ci)、工頻交(jiao)流勵磁(ci)、低頻♍矩(ju)形波勵(li)磁等階(jie)段。70、80年代(dai)國内使(shi)用較多(duo)的工頻(pin)交流勵(li)磁因存(cun)在電磁(ci)感應、靜(jing)電耦合(he)等難以(yi)消除的(de)工頻幹(gan)擾,零點(dian)穩定性(xing)差、可靠(kao)性差等(deng)缺點已(yi)較少采(cai)用。目前(qian)選型設(she)計時采(cai)用低頻(pin)幹擾(1/4～1/32)矩(ju)形波勵(li)磁,它改(gai)變了工(gong)頻幹擾(rao)的形🏃态(tai)特征,利(li)用💃🏻工頻(pin)同步采(cai)樣、動态(tai)校零等(deng)技術提(ti)高了抗(kang)幹擾能(neng)力和零(ling)🈲點穩定(ding)性。對于(yu)🔞像工業(ye)❤️污水一(yi)💃🏻樣電導(dao)率較低(di)的對象(xiang),宜采用(yong)有雙頻(pin)矩形波(bo)🔴(高頻爲(wei)75Hz的矩形(xing)波,外包(bao)絡是1/8工(gong)頻的矩(ju)形波)勵(li)磁技術(shu)的産品(pin)。
　　測量系(xi)統由測(ce)量管路(lu)、勵磁線(xian)圈、測量(liang)電極、信(xin)号轉換(huan)器等組(zu)成。它的(de)勵磁方(fang)式與傳(chuan)統的直(zhi)流勵磁(ci)方式和(he)交流♻️正(zheng)弦波勵(li)磁方式(shi)均不同(tong)。流量計(ji)中的磁(ci)場是通(tong)過由信(xin)号轉換(huan)器供給(gei)的正、負(fu)交替變(bian)化矩形(xing)波電流(liu),送到勵(li)磁💚線圈(quan)産生的(de),它克服(fu)了直流(liu)勵🤟磁方(fang)式易在(zai)電極部(bu)分産生(sheng)極化作(zuo)用💞,和交(jiao)流勵磁(ci)👅由于電(dian)極、流體(ti)、電極形(xing)成的閉(bi)路及交(jiao)變磁場(chang)的時💚間(jian)變動,引(yin)起正比(bi)的電磁(ci)感應電(dian)壓🔱。在兩(liang)個檢測(ce)電♌極之(zhi)間,産生(sheng)正負交(jiao)替變化(hua)的流量(liang)信号電(dian)壓,與矩(ju)形波勵(li)磁電流(liu)的頻率(lü)相等。
　　對(dui)于由磁(ci)場強度(du)變化産(chan)生的電(dian)磁幹擾(rao)電壓,采(cai)取☎️把衰(shuai)減時的(de)✊電動勢(shi)做采樣(yang)處理方(fang)法取出(chu)對應流(liu)量信号(hao)。在磁場(chang)電流達(da)到它的(de)穩定值(zhi)時,進行(hang)采樣處(chu)理。因此(ci),通常的(de)幹擾🔴電(dian)壓都能(neng)被消除(chu)。
　　在測量(liang)系統中(zhong)還采用(yong)了智能(neng)化設計(ji)。信号轉(zhuan)換器由(you)5個功能(neng)塊組成(cheng)。功能塊(kuai)1由輸入(ru)前置放(fang)大器、高(gao)分辨率(lü)A/D轉換器(qi)和一個(ge)控制🚶‍♀️和(he)監視的(de)微處理(li)器(UP01)組成(cheng);功能塊(kuai)2是由功(gong)能塊的(de)電子裝(zhuang)🔞置控制(zhi)的,給流(liu)量計勵(li)磁線圈(quan)周期性(xing)的⁉️産生(sheng)勵磁🎯電(dian)流的裝(zhuang)置;功能(neng)塊☁️3由7位(wei)LCD液晶顯(xian)示器、EEPROM、KSA集(ji)成電⛱️路(lu)、微處理(li)器和3個(ge)爲了輸(shu)入操作(zuo)參數的(de)按鍵組(zu)成。由UP01測(ce)定的與(yu)輸入操(cao)作參數(shu)和校準(zhun)值有關(guan)的數字(zi)值,經UP02計(ji)算後,其(qi)值通過(guo)科🌐隆公(gong)司研制(zhi)的KSA作爲(wei)㊙️流量比(bi)例信号(hao),經光電(dian)耦合器(qi)到輸出(chu)驅動器(qi),正負計(ji)數的流(liu)量累積(ji)值和滿(man)🛀🏻刻度範(fan)圍0%～100%的瞬(shun)時流量(liang)值可在(zai)7位LCD液晶(jing)顯示。在(zai)電源故(gu)障停電(dian)後,最後(hou)的計數(shu)器讀數(shu)可永久(jiu)地儲存(cun)在E2PROM中。功(gong)能塊4把(ba)數字信(xin)号轉換(huan)成4～20mA的電(dian)流輸出(chu)信号;功(gong)能塊5能(neng)驅動電(dian)🌈子計數(shu)器或電(dian)動機械(xie)計數器(qi)。
3電磁流(liu)量計的(de)應用實(shi)例
　　某冶(ye)煉廠在(zai)生産中(zhong),由于生(sheng)産工藝(yi)的需要(yao),會産生(sheng)💚大量的(de)工業💯污(wu)水,在污(wu)水處理(li)分廠必(bi)須對污(wu)水的流(liu)量☀️進行(hang)監控。在(zai)以💔往的(de)設計中(zhong),流量儀(yi)表不少(shao)都選用(yong)旋渦流(liu)量計和(he) 孔闆流(liu)量計 。而(er)實際應(ying)用中發(fa)現測量(liang)的流量(liang)顯示值(zhi)與實際(ji)流量偏(pian)差較大(da)。究其原(yuan)因,上述(shu)兩種流(liu)量計都(dou)不能滿(man)足實際(ji)的需要(yao)。
　　 旋渦流(liu)量計 的(de)工作原(yuan)理是在(zai)管道中(zhong)插入一(yi)個旋渦(wo)發生體(ti)。當管道(dao)🍓中的流(liu)體流過(guo)旋渦發(fa)生體時(shi),在旋渦(wo)發生體(ti)🤞的後方(fang)和兩側(ce)會交替(ti)地😄産生(sheng)有規律(lü)的卡門(men)旋渦💁列(lie)。理論和(he)實踐證(zheng)明,旋渦(wo)分離頻(pin)率f與👄管(guan)内流體(ti)流速v成(cheng)正比,其(qi)關系式(shi)爲:
f=K °v/D
式中(zhong):K爲斯特(te)勞哈爾(er)系數;D爲(wei)旋渦發(fa)生體迎(ying)流體面(mian)🙇‍♀️寬度。
　　因(yin)此,隻要(yao)設法測(ce)出旋渦(wo)分離頻(pin)率f就可(ke)以知道(dao)流體的(de)流速🌈v,從(cong)而可以(yi)求出流(liu)體的流(liu)量。旋渦(wo)分離頻(pin)率可以(yi)用🏃‍♂️多種(zhong)方式測(ce)量,例如(ru)應力式(shi)、差動電(dian)容式等(deng)。
　　從旋渦(wo)流量計(ji)的工作(zuo)原理可(ke)以看出(chu):旋渦流(liu)量計不(bu)宜用🌈于(yu)測污水(shui)的流量(liang)。這是因(yin)爲在測(ce)量較髒(zang)的流體(ti)時,旋渦(wo)發生體(ti)的表面(mian)會有大(da)量的附(fu)着物,會(hui)使旋渦(wo)發生體(ti)迎流體(ti)面寬度(du)🌈D發生變(bian)化,這樣(yang)就會使(shi)得旋渦(wo)分離頻(pin)率減小(xiao),使得求(qiu)出的流(liu)體流速(su)v減小,使(shi)得測量(liang)值比實(shi)際流量(liang)值小。
　　孔(kong)闆流量(liang)計是早(zao)期大量(liang)使用的(de)一種測(ce)量流量(liang)的計量(liang)裝置。它(ta)的工作(zuo)原理是(shi)在流體(ti)管道中(zhong)加入一(yi)孔闆節(jie)流👈件,通(tong)過導壓(ya)管引入(ru)差壓變(bian)送器測(ce)出節流(liu)件上、下(xia)遊的壓(ya)差,根據(ju)所測☂️的(de)壓差經(jing)過計算(suan)即得出(chu)流量🍓的(de)瞬時值(zhi)。由于導(dao)壓管内(nei)水的不(bu)流動性(xing),在較寒(han)冷地區(qu),冬天室(shi)外安裝(zhuang)的孔闆(pan)取壓管(guan)容易凍(dong)裂(凍住(zhu)),使差壓(ya)儀器無(wu)法正常(chang)工作。測(ce)量較髒(zang)的污水(shui)時,孔🌏闆(pan)需經常(chang)清洗⭕。如(ru)清洗不(bu)及時,測(ce)量精度(du)降低,取(qu)壓管經(jing)常被㊙️污(wu)物堵死(si),儀表無(wu)法使用(yong)。用孔闆(pan)的方式(shi)🔱測流量(liang)時還有(you)壓力損(sun)失大、維(wei)護量大(da)等🌈缺點(dian)。
　　根據工(gong)業污水(shui)具有流(liu)量變化(hua)大、雜質(zhi)、腐蝕性(xing)小、有一(yi)㊙️定的導(dao)🥰電🈲能力(li)等特性(xing),在測量(liang)工業污(wu)水的流(liu)量時,電(dian)磁流量(liang)計⭐是一(yi)個很好(hao)的選擇(ze)。可選用(yong)氯丁橡(xiang)膠襯裏(li),含钼不(bu)鏽鋼(OCr18Ni12Mo2Ti)電(dian)極的電(dian)磁流量(liang)計,即可(ke)滿足工(gong)業污水(shui)流量測(ce)量的要(yao)求。
4結束(shu)語
　　流量(liang)測量儀(yi)表受到(dao)衆多因(yin)素,如:管(guan)道、口徑(jing)大小、形(xing)狀(圓👈形(xing)、矩形⭐)、介(jie)質的物(wu)性(溫度(du)、壓力、密(mi)度、粘度(du)、髒污🈲性(xing)、腐蝕性(xing)等),流體(ti)的流動(dong)✔️狀态(紊(wen)流狀态(tai)、速度分(fen)布等),以(yi)及🆚安裝(zhuang)條件與(yu)水😘平的(de)影響。而(er)且☔工業(ye)污水的(de)❄️狀态(流(liu)态、流速(su)等)時刻(ke)在變化(hua)⚽,如果選(xuan)擇流量(liang)計不合(he)适,将使(shi)測量結(jie)果出現(xian)很大的(de)偏差。經(jing)過理論(lun)和🌈實踐(jian)的檢驗(yan),電磁流(liu)量計在(zai)污水流(liu)量測量(liang)中💞有着(zhe)很大的(de)優㊙️勢,目(mu)前📐應用(yong)得越來(lai)越廣👄泛(fan)。

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