非滿管電磁流量計(jì)在污水測(cè)量中的應(yīng)用

非滿管電磁流量計(jì)在污水測(cè)量中的應(yīng)用
  .. .. 摘要: 環(huán)境保護(hù)是我國(guó)的基本國(guó)策之一, 工業(yè)污水的計(jì)量越來越引起重視。該文介紹了一種新型的專為非滿管狀態(tài)下的流量測(cè)量而設(shè)計(jì)的流量計(jì), 簡(jiǎn)單介紹了非滿管電磁流量計(jì)的測(cè)量原理, 著重描述了其的電容液位測(cè)量系統(tǒng), 分析了非滿管電磁流量計(jì)在污水測(cè)量應(yīng)用中的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。
  關(guān)鍵詞: 非滿管; 電磁; 液位
    0.. 引言
   .. .. 環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策, 在國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策推動(dòng)下, 企業(yè)對(duì)環(huán)保工作越來越予以重視, 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水要嚴(yán)格控制其排放量, 為此要求安裝流量計(jì)來計(jì)量污水排放量。工業(yè)排水的流體流動(dòng)都是自然流動(dòng), 流量大, 非滿管并且具有自由水面, 精確地進(jìn)行測(cè)量有一定的難度。以前多采用傳統(tǒng)槽式流量計(jì), 不僅精度較低, 而且?guī)磔^大的水流損失, 同時(shí)對(duì)上游渠道的坡度及下游水深也均有一定的要求, 當(dāng)不能滿足條件時(shí)測(cè)量精度會(huì)降低, 有時(shí)甚至無法進(jìn)行測(cè)量。如果用電磁流量計(jì)來測(cè)量污水, 則需要建造額外的閘板和堰板以保證滿管, 這些附加的安裝費(fèi)用經(jīng)常會(huì)超出流量計(jì)本身的費(fèi)用, 大口徑管道時(shí)更是如此, 而且還增加了管道堵塞的可能性。隨著測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展, 目前電磁和超聲波技術(shù)都能對(duì)非滿管流體流量進(jìn)行測(cè)量。非滿管電磁流量計(jì)是20世紀(jì)90年代由Fischer + Porter首先研制出的, 它的問世, 使非滿管圓形管的測(cè)量誤差從傳統(tǒng)槽式流量?jī)x表的3% ~ 5% FS 降低到1% ~ 2% FS。
   1.. 測(cè)量原理
    .. .. 電磁流量計(jì)是20世紀(jì)50~ 60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量?jī)x表, 由于其的優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測(cè)量, 在目前使用的各類流量計(jì)中, 其銷量?jī)H次于孔板流量計(jì), 位居第2位。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的, 其測(cè)量原理如下: 當(dāng)導(dǎo)電的被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線方向流動(dòng)時(shí), 在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電勢(shì)Ex, 它與被測(cè)介質(zhì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度成正比, 其關(guān)系式為Ex =KBDv 式中: K 為儀表常數(shù); B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度; D 為電極距離, 即導(dǎo)管直徑, 為導(dǎo)體垂直切割磁力線的長(zhǎng)度; v為被測(cè)介質(zhì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度。由感應(yīng)電勢(shì)可以計(jì)算出流體流速, 將流體流速與管道截面積相乘, 即可得出體積流量Q。普通的電磁流量計(jì)一直用于滿管測(cè)量[ 1] , 當(dāng)測(cè)量管中液體未被充滿時(shí), 普通的電磁流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)兩種情況: 1) 當(dāng)測(cè)量管內(nèi)的液體超過電極水平面時(shí), 流量計(jì)所顯示的是實(shí)際液體的體積流量加上空氣所占據(jù)的那部分體積之和, 造成流量誤差。2) 當(dāng)測(cè)量管內(nèi)的液體低于電極水平面時(shí), 輸出就不穩(wěn)定或波動(dòng), 流量計(jì)不能測(cè)出電動(dòng)勢(shì), 根本無法計(jì)量。非滿管電磁流量計(jì)是專為非滿管狀態(tài)下的流量測(cè)量而設(shè)計(jì)的, 它與普通電磁流量計(jì)的不同之處在于它不僅測(cè)量流體的流速, 還測(cè)量流體在測(cè)量管中的高度而求得流通面積A, 兩者相乘獲得流量。.. .. 非滿管電磁流量計(jì)由兩部分組成, 一是安裝在管道上的流量傳感器, 二是微處理器控制的信號(hào)轉(zhuǎn)換器。圖1.. 非滿管流量示意圖.. .. 流量傳感器是直接安裝在管道上的同口徑圓形暗渠, 測(cè)量流速的原理與傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的基本相同, 仍以法拉弟電磁感應(yīng)定律測(cè)量流速V(見圖1)。因傳感器具備測(cè)量?jī)x表內(nèi)液位的功能, 它的電極、磁路和測(cè)量電路則與普通電磁流量計(jì)有較大差別。不同公司的產(chǎn)品有其各自測(cè)量液位的方式, 現(xiàn)以KROHNE公司的非滿管電磁流量計(jì)TIDALFLUX來加以說明。TIDALFLUX IFM4000PF 為具有電容式液位測(cè)量系統(tǒng)的電磁流量計(jì), 它測(cè)量流速的一對(duì)電極不是安裝在測(cè)量管的中心線處, 而是安裝在離測(cè)量管底部0. 1D 高度, 這樣當(dāng)液位不低于0. 1D 時(shí)都可測(cè)出流速, 而且又避免了測(cè)量管中沉淀物給測(cè)量帶來的影響。圖2.. 電容液位測(cè)量系統(tǒng).. .. T IDALFLUX電容液位測(cè)量系統(tǒng)[ 2] 如圖2所示, 在測(cè)量管的襯里背面安裝有一塊檢測(cè)極和4塊發(fā)射極, 被襯里層覆蓋, 與管內(nèi)液體充分絕緣。將高頻電壓引入發(fā)射極, 然后測(cè)出檢測(cè)極中的感應(yīng)電流。電極之間的電容C 與流體的高度H 成一定的比例關(guān)系, 通過測(cè)量?jī)蓧K金屬電極之間的電容便可得知液位高度。當(dāng)測(cè)量管內(nèi)液位高度確定后, 便可計(jì)算出非滿管流量。之所以將發(fā)射極分為數(shù)片, 是為了提高測(cè)量精確度。測(cè)量管底部的發(fā)射極始終處在液面之下, 可以作為基準(zhǔn)來修正不同液體的不同電導(dǎo)率引起的偏移量。當(dāng)管內(nèi)液體流速大于1 m / s時(shí), 其測(cè)量準(zhǔn)確度一般可達(dá).. 1% FS。一般地, 測(cè)量精度與介質(zhì)流動(dòng)性和介質(zhì)的其他性質(zhì)如壓力、溫度、黏度、密度、一致性、電導(dǎo)率和電極的污染等無關(guān)。IFC 110PF是專為T IDALFLUX 傳感器配套的帶有微處理器的信號(hào)轉(zhuǎn)換器, 流速信號(hào)和液位信號(hào)引入轉(zhuǎn)換器, 可以進(jìn)行流量的計(jì)算、顯示、累積等操作, 同時(shí)可以輸出電流信號(hào)或脈沖信號(hào), 接口可選為HART, SMART 或RS485。信號(hào)轉(zhuǎn)換器與傳感器之間以專用電纜連接, 電纜的長(zhǎng)度從減少干擾的可能性來說越短越好。但現(xiàn)場(chǎng)受安裝環(huán)境、位置的限制要考慮電纜的長(zhǎng)度問題, 它受以下3方面的限制: 介質(zhì)的電導(dǎo)率、勵(lì)磁電纜的截面積、信號(hào)電纜的型號(hào)。
    2.. 技術(shù)指標(biāo)
   .. .. 量程: 35 l /h~ 12 000 m3 /h 精確度: 1% ~ 2% FS 口徑范圍: 200~ 600 mm 防護(hù)等級(jí): IP67, 相當(dāng)于NEMA 6 流速范圍: 1~ 10m / s 電導(dǎo)率: .. 5 ..s/ cm 工作溫度: - 5~ + 60 .. 工作壓力: 10 bar
    3.. 安裝與維護(hù)
    .. .. 非滿管電磁流量計(jì)的安裝與普通型電磁流量計(jì)的安裝要求基本相同。
   ( 1)安裝地點(diǎn)和位置按需要確定, 但電極軸必須水平。
   ( 2)智能電磁流量計(jì)必須有良好的接地, 以減少干擾信號(hào)引入。接地有兩方面的要求, 一是傳感器與轉(zhuǎn)換器的接地線必須與被測(cè)介質(zhì)導(dǎo)通, 二是要以大地為零電位。
   ( 3)為避免干擾信號(hào), 傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào)線必須采用專用屏蔽導(dǎo)線, 并單獨(dú)穿在接地鋼管內(nèi), 不能把信號(hào)電纜和電源電纜安放在同一鋼管中。
   ( 4)當(dāng)流量計(jì)安裝在地下時(shí), 需要設(shè)置儀表井。
   ( 5)介質(zhì)流動(dòng)不穩(wěn)定對(duì)測(cè)量值并無影響, 所以安裝流量計(jì)時(shí)對(duì)前后直管段并無特別要求。非滿管電磁流量計(jì)的維護(hù)工作量很小, 但是在運(yùn)行一段時(shí)間以后, 污水常會(huì)在傳感器內(nèi)壁積聚附著層, 應(yīng)及時(shí)予以清除, 否則附著層電導(dǎo)率與流體電導(dǎo)率不一致時(shí), 會(huì)導(dǎo)致電極回路斷路或短路, 儀表不能正常工作。因此對(duì)于工業(yè)污水的測(cè)量, 在流量計(jì)選型時(shí)能保證流體流速在3~ 4m / s以上, 這樣可以在一定程度上起到自清掃管道、防止附著層沉積的作用。
   4.. 應(yīng)用
    .. .. 非滿管電磁流量計(jì)作為一種新型流量?jī)x表, 具有無法替代的優(yōu)勢(shì)。從外觀上看, 非滿管電磁流量計(jì)與普通電磁流量計(jì)并沒有什么不同, 同樣具有不受流體參數(shù)影響、無可動(dòng)部件、無阻流件、壓損極小、無測(cè)量滯后現(xiàn)象、線性輸出和范圍度寬等優(yōu)點(diǎn)。非滿管電磁流量計(jì)的測(cè)量通道是段光滑直管, 不會(huì)有阻塞現(xiàn)象, 因此特別適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體, 如紙漿、泥漿、污水等。安裝非滿管電磁流量計(jì), 其上游不會(huì)抬高水位, 因此也不會(huì)帶來水頭損失。非滿管流量計(jì)的部件只有一對(duì)電極, 不存在停工檢修的問題, 流量管的Irathane 襯里耐磨損, 抗腐蝕性能好。非滿管電磁流量計(jì)可測(cè)的管道內(nèi)液位為截面的10% ~ 99% , 其在非滿管和滿管流量的情況下均能保持良好的測(cè)量精度, 這是電磁流量計(jì)研發(fā)的突破。在非滿管測(cè)量中, 測(cè)量管內(nèi)液位通常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng), 這些波動(dòng), 特別是當(dāng)其處在電極的水平面上時(shí), 能導(dǎo)致傳感器輸出信號(hào)的波動(dòng)。液位測(cè)量系統(tǒng)中包含的模糊邏輯和特別濾波電路很好地解決了這個(gè)問題, 這就保證了流量計(jì)在介質(zhì)流動(dòng)不穩(wěn)定或流量分布改變的情況下仍具有穩(wěn)定的測(cè)量值顯示。由此可見, 隨著環(huán)境治理力度的不斷加大, 非滿管流量計(jì)在污水測(cè)量中的應(yīng)用前景十分廣闊。但非滿管電磁流量計(jì)也存在著一些目前尚未解決的問題:
   ( 1)非滿管電磁流量計(jì)目前只能用于圓形管的流量測(cè)量。
   ( 2)污水治理單位收取的污水處理費(fèi)常數(shù)倍甚至十余倍潔凈生活和工業(yè)用水的價(jià)格, 非滿管電磁流量計(jì)測(cè)量精度雖然與傳統(tǒng)槽式流量計(jì)相比大有提高, 但如果作為貿(mào)易結(jié)算, 儀表精度仍有待進(jìn)一步提高。
   ( 3)由于國(guó)內(nèi)尚無非滿管電磁流量計(jì)生產(chǎn), 國(guó)外廠商及其代理要價(jià)甚高, 為傳統(tǒng)儀表的2~ 3倍以上, 這給非滿管電磁流量計(jì)的普及帶來了一定的難度。
  參考文獻(xiàn): [ 1] .. 梁國(guó)偉, 蔡武昌. 流量測(cè)量技術(shù)及儀表[M ] ..北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：