【摘要(yao)】介紹了新型(xíng)電磁流量計(ji) 的工作原理(li)和系統組成(chéng)。并結合污水(shui)處理工藝将(jiāng)電磁流✏️量計(jì)與其他流量(liàng)計進行分析(xī)比較,從理論(lun)和實♋踐上闡(chǎn)述電磁流量(liàng)計在工業污(wū)水處理環節(jiē)流量測量的(de)優勢。
1電磁流(liu)量計工作原(yuán)理和測量系(xì)統組成
1.1工作(zuo)原理
　　電磁流(liú)量計的工作(zuo)原理是基于(yú)法拉第電磁(ci)感應✂️定🍓律。被(bèi)測介質垂直(zhí)于磁力線方(fāng)向流動,因而(ér)在與介質流(liu)動和磁🆚力線(xiàn)都垂直的方(fāng)向上産生一(yi)感應電動勢(shì)Ex,
Ex=BDv×10-4
式中:B爲磁感(gǎn)應強度,T;D爲兩(liǎng)電極間的距(jù)離,mm;
v爲被測介(jie)質的平均流(liú)速,m/s;Ex爲電動勢(shì),V.
被測介質的(de)流量Q與d和v有(yǒu)關

式中:Q爲被(bei)測介質的流(liú)量,m3/s;v爲被測介(jie)質的平均流(liu)速,m/s;d爲流量計(jì)的通流截面(mian)直徑,m;A爲流量(liàng)計的有效作(zuo)用🏃‍♂️面積,m2.
由上(shàng)式得:
Ex=BDQ×10-4/A
當磁場(chǎng)強度B與兩極(jí)間距離D一定(dìng)時,則:
Ex=K°Q
K=BD×10-4/A=常數
　　由(you)此可見,感應(yīng)電動勢Ex與被(bèi)測介質流量(liang)Q成正比。流量(liàng)Q不受流體的(de)溫度、壓力、密(mì)度、電導率變(biàn)化的影響,具(ju)有🥵很大♻️的優(you)越性。測量系(xi)統的變送器(qi)輸出Ex是一個(ge)微弱的交變(bian)信号,其中包(bāo)含各種幹擾(rao)成分,且信号(hào)内阻變化高(gao)達幾萬歐姆(mǔ),因📱此要求轉(zhuan)換器是一♈個(ge)高輸入阻抗(kang),且能抑制各(gè)種幹擾成分(fèn)的交流毫伏(fu)轉換器。将感(gǎn)應電動勢轉(zhuan)換成4～20mADC的統一(yī)信号。轉換器(qì)有高輸入阻(zu)抗差動放大(da)器、主放大器(qi)、正交幹擾抑(yi)制器、相敏檢(jiǎn)波器🔞、直流放(fàng)大器、霍爾乘(chéng)法器等組成(cheng),最後輸出電(diàn)流爲:
Io=K°Q(mA)
式中:K爲(wei)儀表常數;Q爲(wèi)被測流量。
2.2測(ce)量系統的組(zu)成
　　電磁流量(liang)計經曆了直(zhí)流勵磁、工頻(pín)交流勵磁、低(dī)頻矩形波✏️勵(lì)磁等階段。70、80年(nian)代國内使用(yong)較多的工頻(pín)交🌈流勵磁因(yin)存在電磁感(gan)應、靜電耦合(he)等難以消除(chú)的工頻幹擾(rao),零點穩定性(xing)差、可靠性差(cha)等缺點已較(jiao)少♌采用。目前(qián)選型設計🐉時(shí)采用低頻幹(gan)擾(1/4～1/32)矩🐪形波勵(lì)磁,它改變了(le)工頻幹擾的(de)形态特征,利(lì)用工頻同步(bù)采樣、動态校(xiao)零🌈等技術提(ti)高了抗幹擾(rao)能力和零點(dian)穩定性。對于(yu)像工業污水(shui)一🌈樣電導率(lǜ)較低的對象(xiàng),宜采用有雙(shuāng)頻矩形波(高(gao)頻爲75Hz的矩形(xíng)波,外⭐包絡是(shi)1/8工頻的矩形(xing)㊙️波)勵磁技術(shu)的産品。
　　測量(liang)系統由測量(liàng)管路、勵磁線(xian)圈、測量電極(jí)、信号轉換器(qì)等組成。它的(de)勵磁方式與(yǔ)傳統的直流(liu)勵磁方式和(hé)交流正弦波(bō)勵磁方式均(jun1)不同。流量計(ji)中的磁場是(shi)通過由信号(hao)轉換器供給(gei)的正、負交替(ti)變化矩形波(bo)電流,送到勵(lì)磁線圈産生(sheng)的,它克服了(le)直流勵磁方(fang)式易在電極(jí)部分産生極(ji)化作用‼️,和交(jiāo)流勵磁由于(yu)電極、流體、電(dian)極形成的閉(bì)路及交變磁(cí)場🈲的時間變(biàn)動,引起正比(bǐ)的電磁感應(ying)電壓。在兩個(ge)檢測電🔴極之(zhi)間,産生正負(fù)交🙇🏻替變化的(de)流量信号電(diàn)壓,與矩形波(bo)勵磁電流的(de)頻率相等。
　　對(duì)于由磁場強(qiáng)度變化産生(sheng)的電磁幹擾(rao)電壓,采取🥰把(ba)衰減時的電(dian)動勢做采樣(yàng)處理方法取(qu)出對應流☂️量(liang)信🤞号。在💁磁場(chǎng)電流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼達到它(ta)的穩定值時(shi),進行采樣處(chù)理。因此,通常(cháng)的幹擾電壓(yā)都🈲能被消除(chú)。
　　在測量系統(tǒng)中還采用了(le)智能化設計(ji)。信号轉換器(qi)由5個功能🧑🏾‍🤝‍🧑🏼塊(kuai)組成。功能塊(kuài)1由輸入前置(zhì)放大器、高分(fèn)辨率A/D轉換器(qi)和💔一個控制(zhi)和監視的微(wēi)處理器(UP01)組成(chéng);功能塊2是由(yóu)功能塊的電(dian)子裝置控制(zhi)的,給流量計(jì)勵磁線圈周(zhōu)期性的産生(sheng)勵磁電流的(de)裝置;功能塊(kuai)3由7位LCD液晶顯(xian)示器、EEPROM、KSA集成電(diàn)路、微處理器(qi)和3個爲了輸(shū)🈲入操作參數(shu)的按鍵組成(cheng)。由UP01測定的與(yǔ)輸入操👈作參(can)數和校準值(zhí)有關的數字(zì)值,經UP02計算㊙️後(hòu),其值通過科(ke)隆✍️公司研制(zhi)的KSA作爲流量(liang)比例信号,經(jīng)光♻️電耦合器(qi)到輸出驅☔動(dong)器,正負計👈數(shu)的流量累積(ji)值和滿刻度(du)範圍0%～100%的瞬時(shí)流量值可在(zai)7位LCD液晶顯示(shì)。在電源故障(zhàng)♌停電後,最後(hòu)的計數器讀(dú)數可永久地(di)儲存在E2PROM中。功(gōng)能塊4把數字(zi)信号轉換成(cheng)4～20mA的電流輸出(chu)信号;功能塊(kuài)5能驅動電😘子(zi)計數器或電(diàn)動機械計數(shù)器。
3電磁流量(liàng)計的應用實(shí)例
　　某冶煉廠(chang)在生産中,由(you)于生産工藝(yì)的需要,會産(chǎn)生🈲大量的✂️工(gōng)業污水,在污(wu)水處理分廠(chǎng)必須對污水(shui)的流量☔進行(háng)監控。在以往(wang)的設計中,流(liú)量儀表不少(shǎo)都選用旋🆚渦(wo)流量❄️計和 孔(kong)闆流量計 。而(ér)實際應用中(zhōng)發現測量的(de)流量顯示值(zhí)與實際流量(liàng)偏差較大🙇‍♀️。究(jiu)其原因,上述(shu)兩種流量計(jì)都不能滿足(zu)實⛹🏻‍♀️際的需要(yào)。
　　 旋渦流量計(jì) 的工作原理(lǐ)是在管道中(zhōng)插入一個旋(xuán)渦發生體。當(dāng)管道中的流(liú)⛱️體流過旋渦(wō)發生體時,在(zai)旋渦發生體(ti)💞的後方和💚兩(liang)側👣會交替地(dì)🈲産生有規律(lü)的卡門旋渦(wo)列。理論和實(shí)踐證明,旋渦(wō)分離頻率f與(yǔ)管内流體流(liu)👉速v成正比,其(qi)關系式爲:
f=K °v/D
式(shì)中:K爲斯特勞(lao)哈爾系數;D爲(wei)旋渦發生體(ti)迎流體面寬(kuan)度☁️。
　　因此,隻要(yao)設法測出旋(xuán)渦分離頻率(lü)f就可以知道(dao)流📐體的流🍓速(sù)v,從👌而可以求(qiu)出流體的流(liu)量。旋渦分離(li)頻🌂率可以用(yòng)多種方式🏃‍♀️測(ce)量😄,例如應力(li)式、差動電容(rong)式🏃‍♀️等。
　　從旋渦(wō)流量計的工(gong)作原理可以(yi)看出:旋渦流(liu)量計不㊙️宜用(yong)🔞于測污水的(de)流量。這是因(yīn)爲在測量較(jiào)髒的流體時(shí),旋🐆渦發生體(ti)💞的表面會有(you)大量的附着(zhe)物,會使旋渦(wo)發生體🧡迎流(liu)體面寬度D發(fa)生變🙇🏻化,這樣(yàng)就會使得旋(xuán)渦分離頻率(lǜ)減小,使得求(qiu)出的流😍體流(liú)速v減🐉小,使得(dé)測量值比實(shí)際流量值小(xiao)。
　　孔闆流量計(ji)是早期大量(liàng)使用的一種(zhǒng)測量流量的(de)計量裝置。它(ta)的工作原理(lǐ)是在流體管(guan)道中加入一(yi)孔闆節流件(jiàn),通過導壓管(guǎn)引入差壓變(biàn)送器測出節(jiē)流件上、下遊(yóu)的壓差,根據(jù)所測💞的壓差(cha)經過計算即(ji)得出流量👌的(de)瞬時值。由于(yu)導壓管内水(shui)的💃不流動性(xìng)❗,在較寒冷地(di)😍區,冬天室外(wai)安裝的孔闆(pǎn)取壓管容易(yi)🆚凍裂(凍住),使(shi)差壓儀器無(wú)法正常工作(zuò)。測量較髒的(de)污水時,孔🙇🏻闆(pan)需經常清洗(xǐ)。如清洗不🔅及(jí)時,測量精度(dù)降低,取壓管(guǎn)經常被污物(wu)堵死,儀表無(wú)⭐法使用。用孔(kong)闆的方式測(ce)流量時還有(you)壓力⛱️損失大(da)、維護量大等(děng)🔞缺點。
　　根據工(gōng)業污水具有(you)流量變化大(da)、雜質、腐蝕性(xing)小、有一定的(de)導⭐電能力等(děng)特性,在測量(liàng)工業污水的(de)流量時,電磁(ci)流🛀🏻量計⁉️是一(yi)📐個很好的選(xuǎn)擇。可選用氯(lü)丁橡🈚膠襯裏(li),含钼不鏽鋼(gang)(OCr18Ni12Mo2Ti)電極的電磁(ci)流量計,即可(ke)滿足🔞工業污(wu)水流量測量(liàng)的要求。
4結束(shù)語
　　流量測量(liàng)儀表受到衆(zhōng)多因素,如:管(guan)道、口徑大小(xiǎo)、形狀🧡(圓形、矩(ju)♉形)、介質的物(wù)性(溫度、壓力(li)、密度、粘度、髒(zāng)污☁️性、腐蝕性(xing)🍓等),流體的流(liú)動狀态(紊流(liú)狀态、速度分(fen)布🏃🏻等),以及安(ān)裝條👌件與水(shui)平的影響。而(er)且工業污水(shui)的狀态(流态(tai)💋、流速等)時刻(ke)在變化👣,如果(guo)選擇流量計(jì)不合适,将使(shǐ)測量結果出(chu)現✌️很大的偏(pian)差。經過理論(lun)和👄實踐的檢(jian)驗,電✏️磁流量(liàng)計在污水流(liu)量測量中有(you)着很大的優(yōu)勢,目前🛀應用(yòng)得越來越廣(guǎng)泛。

以上内容(róng)來源于網絡(luò)，如有侵權請(qing)聯系即删除(chú)!