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电磁流量计在水处理行业中的基本应用 流量计如何操作

时间:2020-07-08    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

 电磁流量计已有50多年的应用历史,在全球范围内已得到广泛应用,领域涉及水/污水、化工、医药、造纸、食品等各个行业。大口径仪表较多应用于给排水工程。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所。小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。 

 

    随着中国工业化进程的加速,环境污染问题日益严重,社会对可持续发展的呼声也越来越高,人与自然和谐共生的理念为人们所接受,对各种污染的治理更为紧迫。绍兴水处理发展有限公司是以印染工业废水为主的城市综合污水处理企业,已建成的一、二期项目已经达到70万吨/日的污水处理能力。因为在污水处理工艺中,需要对排放污水、添加剂、污泥等进行计量和控制,所以流量测量非常重要。 

    1.测量原理 

    电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。当导电金属杆以一定速度做垂直于磁力线方向的运动,即会产生感应电压。 

    在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时,则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。 

    假设电磁感应线圈产生磁场强度B为恒定,产生的感应电压Ue正比于流体速度v,管道截面积A为已知,则体积流量Qv则可通过如下公式计算: 

    电磁流量计由流量传感器和变送器两大部分组成。传感器测量管上下装有励磁线圈,通励磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到变送器。励磁电流则由变送器提供。按转换器与传感器组装方式分类,有分离型和一体型两种。在污水处理工艺中大口径流量计多为分体式,一部分安装在地下,另一部分在地上。小口径以一体式为多。 

    市场上电磁流量计的功能差别也很大,简单的就只是测量单向流量,只输出模拟信号带动后位仪表;多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片(ASIC),以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、FF现场总线等。 

    电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽,E+H公司提供W、P、H三种类型的传感器,分别应用于水和污水行业(W型),化工、食品行业(P型),食品、制药行业(H型),口径范围从2毫米到2米。变送器可提供10、50、23、53多种选择,10针对于水行业开发的经济型,50为普通型,53为增强型,23为两线制。精度可有0.5%,0.2%两种选择。可测正反双向流量,也可测脉动流量。 

    使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的,不能低于阈值(即下限值)。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用,超过阈值即使变化也可以测量,示值误差变化不大,通用型电磁流量计的阈值在10-4~(5×10-6)S/cm之间,视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容,制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。

    工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm之间,使用不存在问题,低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。电磁流量计不能测量电导率很低的液体,如石油制品和有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低,认为不能使用,然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例,这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液,资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的,实际使用的水溶液可能用工业用水配比,电导率将比查得的要高,也有利于流量测量。 

    2.电磁流量计特点 

    电磁流量计不受温度、压力、粘度等外界因素的影响,测量管内部无收缩或凸出部分的造成的压力损失,另外,流量元件检测出的zui初信号,是一个与流体平均流速成线性变化的电压,它与流体的其他性质无关,具有很大的优越性。根据污水具有流量变化大、含杂质、腐蚀性小、有一定的导电能力等特性,测量污水的流量,电磁流量计是一个很好的选择。它结构紧凑、体积小。安装、操作、维护方便,测量系统采用智能化设计,整体密封加强,能在较恶劣的环境下正常工作。而涡街流量计由于技术原因,口径很难做大,质量,管道式超声波流量计在价格相对于电磁缺乏竞争优势。所以在水和污水行业,电磁流量计尤其是大口径电磁流量计具有很大优势,得到了非常普遍的应用。 

    E+HPROMAG系列电磁流量计功能强大,操作简单,具体的特点如下: 

    1)测量管道内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求底。 

    2)测量不受流体密度、粘度、压力、温度、电导率变化的影响。 

    3)衬里有硬橡胶,聚氨酯,PTFE,PFA等多种材料供选择。 

    4)变送器的直流供电/交流供电,四线制/两线制,防爆/非防爆,经济型/标准型等细分满足您的不同需求。 

    5)光敏键,可免开盖操作;中文菜单显示,更加方便国内用户的使用。 

    6)快速设定菜单,引导完成参数设置,方便快捷。 

    7)测量可靠性高,重复性好,长期免维护。量程比高达1000:1 

    8)提供电流,频率,脉冲,Hart,Profibus-PA,Profibus-DP,FF等各种输出方式供选择。 

    3.安装要求 

    PROMAG系列电磁流量计提供防护等级IP67(防尘防浸水级)或IP68(防尘防潜水级)。在污水厂中大口径流量计传感器大多安装在地下,所以建议选择IP68(防尘防潜水级)。通常电磁流量对安装场所有以下要求: 

    1)测量混合相流体时,选择不会引起相分离的场所;测量双组分液体时,避免装在混合尚未均匀的下游;测量化学反应管道时,要装在反应充分完成段的下游;尽量满足前后直管段分别不小于5D和2D; 

    2)尽可能避免测量管内变成负压;

    3)选择震动小的场所,特别对一体型仪表; 

    4)避免附近有大电机、大变压器等,以免引起电磁场干扰; 

    5)易于实现传感器单独接地的场所; 

    6)尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体; 

    7)尽可能避免受阳光直照 

    4.应用情况及效果 

    污水处理工艺主要是通过生物氧化,絮凝,沉淀等工艺达到污水净化的目的,在每个阶段都需要一定的量计来进行测量。杂污水行业,E+H主要提供10W,50/53W,23W,50/53P等几种产品。 

    在污水处理工艺中,需根据工艺要求,配置对应的检测仪表,构成可靠的控制系统。绍兴污水处理厂在以下工艺检测流程中配备了流量计:1进水管;2初沉池到贮泥池泥量检测;3污泥泵房剩余、污泥流量检测;4污泥泵房回流污泥流量检测;5二沉池配水井的出水流量检测;6消化池进泥量检测;7消化池出泥量检测;8絮凝池药剂进量检测等等。

超声波流量计改良措施

  超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表,目的是解决一些测量困难的问题。超声波流量计,集计算机和传感器技术于一身,将声学的研究成果与现代电子技术结合在一起,可以用于多种液体的测量。

  噪声的来源分析

  在超声波流量计测量系统中,构成噪声源物质的类型很多。如:

  (1)流量计安装环境中可能存在的较大的电场和磁场干扰;

  (2)靠近水泵安装时的水泵带来的接近于超声波信号的噪音;

  (3)操作人员随身携带的通信系统;

  (4)电源中的高次谐波;

  (5)电路板上高频晶体振荡器所带来的噪声干扰。对于从外界来的噪声干扰源,主要采用降低电路对噪声的敏感度、减少噪声拾取、切断噪声耦合路径的办法解决,而对于来自于系统内部,如电路板上的噪声源,则采取信号地、数字地分离、多点接地、合理布线的方法解决。

  典型的噪声路径框图如图1所示。可以看出,一个噪声问题的产生必须具备三个要素,首先,必须有噪声源;其次,必须有对噪声敏感的接收器;第三,必须有一个将噪声从源头传送到接收器的耦合路径。因而要解决噪声问题就必须从这三个方面着手解决。

  超声波流量计改良措施

  1、滤波

  因为超声波信号的频率大致为1Mhz,由运放和电容等器件构成的有源滤波器的带宽较小,最大在几百千赫兹,在这个频率附近不易采用,而若采用专用集成的滤波电路造价又偏高,因此这里采用了简单易行的由电感和电容组成的LC 滤波器。

  由L和C组成并联谐振,将谐振频率设在1.5MHz,由L1、C1 以及 L2、C2组成串联谐振,整个形成T型网路,实现了带通滤波。

  除了设计信号处理中的滤波电路外,对所有进出屏蔽盒的导线都实施了滤波措施。在导线穿透屏蔽体的地方,使用了馈通电容,并且在导线和电路端的地之间又连接了一个短引脚的云母电容。

  2、 屏蔽

  在本次设计中采用了以铝为材料的壳体,对处于内部的仪器形成电场和磁场的保护层。众所周知,理想的屏蔽体应是一个封闭的、连续的导电壳体,没有开孔和接缝。然而实际使用中却因为要布线,很难达到真正的屏蔽。通过对屏蔽的不连续性对磁场感应电流影响的分析,这里没有采用矩形缝隙走线,而采用了在屏蔽盒多个面上开小孔的策略,并且使进出屏蔽体的导线的屏蔽层都360°连接到屏蔽盒上。这样做的好处是直接改善了系统对于电场和磁场的忍耐能力,增强了性能。

  3、平衡电路

  平衡电路是用于产生相同和相反信号的电路,将这些信号送入两个导线;电路的平衡特性越好,信号的散射就越小;它的噪声抑制特性也越好。

  平衡电路抵消干扰信号的能力,是建立在信号波形和幅值严格对称,同、反相端电路增益严格一致的基础上的,理论上,理想的平衡放大器对感应噪声具有无穷大的抑制比,可以将干扰信号完全抵消,但在实际应用中,平衡电路由于增益误差等原因,抗干扰能力不可能达到理想值,甚至会产生一些新的失真和噪音。但即使这样,相对于单端电路只能采用加强屏蔽和进行电源滤波来降低干扰来讲,平衡电路仍不失为一种主动式、积极有效的抗干扰措施,在恶劣电磁环境、长距离传输时优势非常明显。

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    电磁流量计在停机即不使用的时候,我们要对电磁流量计采取科学合理的维护和保养方法。
    在给用户进行电磁流量计技术服务中,常遇到用户在购买电磁流量计使用一段时间以后,再次使用发现测量数据的不准确。
    其实这不是电磁流量计本身存在的质量问题。因为用户没有根据说明书中的用后保养和维护方法。
    一、电磁流量计维护之定期检查传感器电性能:
    首先,粗略地测量电极间电阻。断开传感器与转换器间信号连线,传感器内充满液体,用万用表测量两电极与接地端的电阻值,是否在制造厂规定值范围内,且所测得两值大体相同。
    记录下首次测量的电阻值,此值对以后判断传感器故障原因(如沉积层是导电的还是绝缘的)是有用的。
    其次,将传感器放空液体,擦净内壁,待完全干燥后用兆欧计测量两电极和接地端子间的电阻。
    最后,检查激磁线圈绝缘电阻,卸下传感器激磁线圈,将端子与转换器间接线,用兆欧计测量线圈的绝缘电阻
    二、电磁流量计维护之零点检查和调整:
    电磁流量计投入运行前,通电后必须在电磁流量传感器充满液体静止状态下调整零点。投入运行后亦要针对使用条件定期停流作零点检查;尤其对沉淀、易污染电极,含有固相的非清洁液,在运行初期应多作检查,以获得经验确定正常检查周期。交流激磁方式的电磁流量计与矩形波激比,更易产生零点漂移,因此更要注意检查和调整。
    举两个个沉积层产生故障的应用失误的例子。一个是石油钻探固井工程中,灌注水泥浆的流总量是重要工艺参数,经常用高压电磁流量计。仪表间歇使用,用毕后以清水冲洗传感器测量管,其余时间是空管。由于清洗不彻底,测量管内壁残留水泥浆固化成薄层,近二个月积聚形成绝缘层,包覆了整个电极表面,导致运行不正常到最终不能工作。







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