【摘要(yao)】介紹了新(xin)型電磁流(liu)量計 的工(gong)作原理和(he)系統組成(cheng)。并結合污(wu)水處理工(gong)藝将電🔱磁(ci)😄流🔱量計與(yu)其他流量(liang)計進行分(fen)析比較,從(cong)理論和實(shi)❌踐上㊙️闡述(shu)電磁流量(liang)計在工業(ye)污水處理(li)環節流量(liang)測量的優(you)勢。
1電磁流(liu)量計工作(zuo)原理和測(ce)量系統組(zu)成
1.1工作原(yuan)理
　　電磁流(liu)量計的工(gong)作原理是(shi)基于法拉(la)第電磁感(gan)應定律。被(bei)測⁉️介質垂(chui)直于磁力(li)線方向流(liu)動,因而在(zai)與📧介質流(liu)動和磁力(li)線都垂直(zhi)的方向上(shang)産生一感(gan)應電動勢(shi)Ex,
Ex=BDv×10-4
式中:B爲磁(ci)感應強度(du),T;D爲兩電極(ji)間的距離(li),mm;
v爲被測介(jie)質的平均(jun)流速,m/s;Ex爲電(dian)動勢,V.
被測(ce)介質的流(liu)量Q與d和v有(you)關

式中:Q爲(wei)被測介質(zhi)的流量,m3/s;v爲(wei)被測介質(zhi)的平均流(liu)速,m/s;d爲流量(liang)計的通流(liu)截面直徑(jing),m;A爲流量計(ji)的有效作(zuo)用面積,m2.
由(you)上式得:
Ex=BDQ×10-4/A
當(dang)磁場強度(du)B與兩極間(jian)距離D一定(ding)時,則:
Ex=K°Q
K=BD×10-4/A=常數(shu)
　　由此可見(jian),感應電動(dong)勢Ex與被測(ce)介質流量(liang)Q成正比。流(liu)量Q不受流(liu)體的溫度(du)、壓力、密度(du)、電導率變(bian)化的影響(xiang),具有很大(da)的優越性(xing)。測量㊙️系統(tong)的變送器(qi)輸出Ex是一(yi)📧個微弱的(de)交變信号(hao),其中包含(han)各種幹擾(rao)成分,且信(xin)号内阻變(bian)化高達幾(ji)萬歐姆,因(yin)此要求轉(zhuan)換器是一(yi)個高輸入(ru)阻抗,且能(neng)抑制各種(zhong)幹擾成分(fen)的交流毫(hao)伏轉換器(qi)。将感應電(dian)動勢轉換(huan)成4～20mADC的統一(yi)信号。轉換(huan)器有高輸(shu)入阻抗差(cha)動放大器(qi)、主放大器(qi)、正交幹擾(rao)抑制器、相(xiang)敏檢波器(qi)、直流放大(da)器、霍爾乘(cheng)法器等組(zu)成,最後輸(shu)出電流爲(wei):
Io=K°Q(mA)
式中:K爲儀(yi)表常數;Q爲(wei)被測流量(liang)。
2.2測量系統(tong)的組成
　　電(dian)磁流量計(ji)經曆了直(zhi)流勵磁、工(gong)頻交流勵(li)磁、低頻矩(ju)形👣波勵磁(ci)等階段。70、80年(nian)代國内使(shi)用較多的(de)工頻交流(liu)勵磁因🚩存(cun)在電磁💚感(gan)應、靜電耦(ou)合等難以(yi)消除的工(gong)頻幹擾,零(ling)點穩定性(xing)差、可靠性(xing)差等缺點(dian)已較少采(cai)用。目前選(xuan)型設計🈲時(shi)采用低頻(pin)幹擾(1/4～1/32)矩📞形(xing)波勵磁,它(ta)改變了工(gong)頻幹擾的(de)形态特征(zheng),利用工頻(pin)同步采📧樣(yang)、動态校零(ling)等技術提(ti)高了抗🈲幹(gan)擾能力和(he)零點穩定(ding)性。對于🔞像(xiang)工業污水(shui)一樣電導(dao)率較低的(de)對象,宜采(cai)用有雙頻(pin)矩形波㊙️(高(gao)頻爲75Hz的矩(ju)形波,外包(bao)絡是1/8工頻(pin)的矩形波(bo))勵磁技術(shu)的産品。
　　測(ce)量系統由(you)測量管路(lu)、勵磁線圈(quan)、測量電極(ji)、信号轉換(huan)器等📐組成(cheng)。它的勵磁(ci)方式與傳(chuan)統的直流(liu)勵磁方式(shi)和交流🥰正(zheng)弦🐆波勵磁(ci)方式均不(bu)同。流量計(ji)中的磁場(chang)是通過由(you)信✍️号轉換(huan)器供給的(de)正、負交替(ti)變化矩形(xing)波電流,送(song)到勵磁線(xian)圈産生的(de),它克服了(le)直流勵磁(ci)方式易在(zai)電極部分(fen)産🛀生極化(hua)作用,和交(jiao)流勵磁由(you)于電極、流(liu)體、電極形(xing)成的閉路(lu)及交變磁(ci)場的時間(jian)變動,引✊起(qi)正比🙇‍♀️的電(dian)磁感應電(dian)壓。在兩個(ge)檢測電📞極(ji)之間,産生(sheng)正負交替(ti)變化的流(liu)量信🥵号💋電(dian)壓,與矩形(xing)波勵磁電(dian)流的頻率(lü)相等。
　　對于(yu)由磁場強(qiang)度變化産(chan)生的電磁(ci)幹擾電壓(ya),采取把🏃‍♀️衰(shuai)減時的電(dian)動勢做采(cai)樣處理方(fang)法取出對(dui)應流量信(xin)✌️号。在磁場(chang)電流達到(dao)它的穩定(ding)值時,進行(hang)采樣♻️處理(li)。因此,通常(chang)的幹擾✔️電(dian)壓都‼️能被(bei)消除。
　　在測(ce)量系統中(zhong)還采用了(le)智能化設(she)計。信号轉(zhuan)換器由5個(ge)功🔞能🧑🏽‍🤝‍🧑🏻塊組(zu)成。功能塊(kuai)1由輸入前(qian)置放大器(qi)、高分辨率(lü)😍A/D轉換器和(he)一個控制(zhi)和監視的(de)微處理器(qi)(UP01)組成;功能(neng)塊2是由功(gong)能塊的🏒電(dian)子裝置控(kong)制的,給流(liu)量計勵磁(ci)線圈🙇‍♀️周期(qi)性的産生(sheng)勵磁電流(liu)的裝置;功(gong)能塊3由7位(wei)LCD液晶顯🔞示(shi)器、EEPROM、KSA集成電(dian)路、微處理(li)器和3個爲(wei)了輸💚入操(cao)作參數的(de)✊按鍵組成(cheng)。由UP01測定的(de)與輸入操(cao)作參數和(he)校準🌍值有(you)關💃的數字(zi)值,經UP02計算(suan)後,其值通(tong)過科隆公(gong)司研制的(de)KSA作爲流量(liang)比例信号(hao),經光電耦(ou)合器到輸(shu)出驅動器(qi),正負計數(shu)的流量累(lei)積值和滿(man)刻度範圍(wei)0%～100%的瞬時流(liu)量值可在(zai)💚7位LCD液晶顯(xian)示。在電源(yuan)故障✔️停電(dian)後,最後的(de)計數器讀(du)數💃🏻可永久(jiu)地儲存在(zai)E2PROM中。功能塊(kuai)4把數字信(xin)号轉換成(cheng)4～20mA的電流輸(shu)出信号;功(gong)能塊5能驅(qu)動電子計(ji)數器或電(dian)動機械計(ji)數器。
3電磁(ci)流量計的(de)應用實例(li)
　　某冶煉廠(chang)在生産中(zhong),由于生産(chan)工藝的需(xu)要,會産生(sheng)✉️大量的工(gong)業污水,在(zai)污水處理(li)分廠必須(xu)對污水的(de)🔆流量進行(hang)監控。在以(yi)往的設計(ji)中,流量儀(yi)表不少都(dou)🐅選用旋渦(wo)流量計和(he) 孔闆流量(liang)計 。而實際(ji)應用中發(fa)現測量的(de)流量顯示(shi)值與實際(ji)流量偏💁差(cha)較大。究其(qi)原因,上述(shu)兩種流量(liang)計都不能(neng)滿👉足實🆚際(ji)的需要。
　　 旋(xuan)渦流量計(ji) 的工作原(yuan)理是在管(guan)道中插入(ru)一個旋渦(wo)發生體。當(dang)管道中🥰的(de)流體流過(guo)旋渦發生(sheng)體時,在旋(xuan)渦發生體(ti)的後方和(he)兩側會交(jiao)🌈替地🌈産生(sheng)有規律的(de)卡門旋渦(wo)列。理論和(he)實踐證明(ming),旋🌈渦分離(li)❄️頻率f與管(guan)内流體流(liu)速v成正比(bi),其關系式(shi)爲:
f=K °v/D
式中:K爲(wei)斯特勞哈(ha)爾系數;D爲(wei)旋渦發生(sheng)體迎流體(ti)面寬🔞度。
　　因(yin)此,隻要設(she)法測出旋(xuan)渦分離頻(pin)率f就可以(yi)知道流🔴體(ti)🈲的流速v,從(cong)而可以求(qiu)出流體的(de)流量。旋渦(wo)分離頻率(lü)可以用多(duo)種方式測(ce)量,例如應(ying)力式、差動(dong)電容式等(deng)。
　　從旋渦流(liu)量計的工(gong)作原理可(ke)以看出:旋(xuan)渦流量計(ji)不宜🧡用于(yu)測污水的(de)流量。這是(shi)因爲在測(ce)量較髒的(de)流體時,旋(xuan)🤩渦發生體(ti)的表面會(hui)有大量的(de)附着物,會(hui)使旋渦💚發(fa)生體🔞迎流(liu)體面寬度(du)D發生變化(hua),這樣就會(hui)使得旋渦(wo)分離頻率(lü)減小,使得(de)💘求出的流(liu)體流速v減(jian)小,使得測(ce)量值比實(shi)際流量值(zhi)小。
　　孔闆流(liu)量計是早(zao)期大量使(shi)用的一種(zhong)測量流量(liang)的計量裝(zhuang)置。它⭐的工(gong)作原理是(shi)在流體管(guan)道中加入(ru)一孔闆節(jie)流件,通過(guo)導壓管引(yin)入差壓變(bian)送器測出(chu)節流件上(shang)、下遊的壓(ya)差,根據所(suo)測的壓差(cha)經過計算(suan)即得出流(liu)量的瞬時(shi)值。由于導(dao)壓管内水(shui)的不流動(dong)性,在較寒(han)冷地區,冬(dong)天室外安(an)裝的孔闆(pan)取壓管容(rong)易🏃🏻凍裂(凍(dong)住),使差壓(ya)儀器無法(fa)正常工作(zuo)。測量較🈚髒(zang)的污水時(shi),孔闆需經(jing)✂️常清洗。如(ru)清洗不及(ji)時,測量精(jing)度降低,取(qu)壓管經常(chang)被污物堵(du)死,儀表無(wu)法使用。用(yong)孔闆的方(fang)式測流量(liang)時還有壓(ya)力損失大(da)、維護量大(da)等💚缺點。
　　根(gen)據工業污(wu)水具有流(liu)量變化大(da)、雜質、腐蝕(shi)性小、有一(yi)🧡定的導電(dian)能力等特(te)性,在測量(liang)工業污水(shui)的流量時(shi),電磁流❓量(liang)計是一個(ge)很好的選(xuan)擇。可選用(yong)氯丁橡膠(jiao)襯裏,含钼(mu)不鏽鋼(OCr18Ni12Mo2Ti)電(dian)極的電磁(ci)流量計,即(ji)可滿足工(gong)業污水流(liu)量測量的(de)要求。
4結束(shu)語
　　流量測(ce)量儀表受(shou)到衆多因(yin)素,如:管道(dao)、口徑大小(xiao)、形狀(圓🍉形(xing)、矩形)、介質(zhi)的物性(溫(wen)度、壓力、密(mi)度、粘度、髒(zang)污性、腐蝕(shi)性等),流體(ti)的🌈流動狀(zhuang)态(紊流狀(zhuang)态、速度分(fen)布等),以及(ji)安裝條🐪件(jian)與水平的(de)影響。而且(qie)工業污水(shui)的狀态(流(liu)态🤞、流速等(deng))時刻在變(bian)化,如果選(xuan)擇流量計(ji)不⭐合适,将(jiang)使測量結(jie)果出現很(hen)大的偏差(cha)♊。經過理論(lun)和🧡實踐的(de)檢驗,電磁(ci)流量計在(zai)污水流量(liang)測量中有(you)着很大的(de)優🔅勢,目前(qian)應用得🆚越(yue)來越廣泛(fan)。

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