电磁流量计在水厂流量的应用
发布时间：
2018-08-22
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。
我们安装使用的电磁流量计是Endress&Hauser的Promag 30流量计。
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。被测流量经传感器交换成感应电势，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 X 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＝RHK1K2BKZ （4）
由上两式可得：
I＝E/（RHK1K2BKZ ） （5）
根据（1）（2）（5）式可知：
I＝4 X 10-8 Q/（RHK1K2KZπD ） （6）
式中4 X 10-8 /（RHK1K2KZπD）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Endress&Hauser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2.5~8mV，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。
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