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橫河電磁流量計在污水處理廠的應(yīng)用
閱讀：2187 發(fā)布時間：2012-11-28橫河電磁流量計在污水處理廠的應(yīng)用
在現(xiàn)代化的污水處理工藝中,，配備流量檢測儀表，構(gòu)成可靠的自動控制系統(tǒng)，使污水水質(zhì)達(dá)到常規(guī)的排放標(biāo)準(zhǔn),，造福人類。隨著人口急劇增長,，工業(yè)發(fā)展迅速,，水資源狀況迅速惡化，“水危機(jī)”日趨嚴(yán)重。應(yīng)對這種情況,，我國政府將在“十一五”期間投資3000億元新建,、改建數(shù)千座污水處理廠，以推進(jìn)城市污水處理和利用,，污染減排,。在這樣的大背景下，安徽省黃山市正投資興建某污水處理廠,，目前已建成日處理水15000m3污水一期工程,，擔(dān)負(fù)著生活、工業(yè)污水凈化的重要任務(wù),，改善水體環(huán)境質(zhì)量,，使黃山市成為一座山清水秀的城市。
2004年前,，黃山市基本上沒有大型污水集中處理廠等設(shè)施,，更別提用于污水流量檢測的流量計了。在污水處理過程中,，原污水的流量是一個需要檢測的關(guān)鍵參數(shù),。因原污水是含有顆粒、懸浮物,、固液混合,、具有腐蝕性的介質(zhì)，而電磁流量計zui大特點是能夠測量酸,、堿,、鹽溶液以及含有固體顆粒（如泥漿）或纖維液體的流量，因此,，該污水處理廠采用了2臺橫河電磁流量計,，用于原污水的流量計量。
YOKOGAWA橫河電磁流量計的工作原理：
電磁流量計的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,，即導(dǎo)體在磁場中切割磁力運(yùn)動時,，其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E為：
（1）
式中，K為儀表常數(shù),；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）,；v為導(dǎo)體運(yùn)動平均速度m/s；D為管道內(nèi)徑（m）,。
圖1 電磁流量計工作原理
橫河電磁流量計工作原理和結(jié)構(gòu)如圖1所示,，由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。
測量流量時,，導(dǎo)電性液體相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬棒,，以平均速度v流過垂直于流動方向的磁場,。導(dǎo)電性液體的流動，在測量電極上感應(yīng)出與平均流速成正比的電壓,。其感應(yīng)電壓信號E通過一對或一對以上的與液體直接接觸的電極檢測出來,。
根據(jù)流體的體積流量公式為
（2）
由公式（2）可知，Q與v是成正比的一一對應(yīng)函數(shù),，那么E與Q也是成正比的一一對應(yīng)函數(shù),，測出了感應(yīng)電壓E也即測出了介質(zhì)的體積流量Q。
測出的感應(yīng)電壓E由電纜送至轉(zhuǎn)換器,，通過智能化處理,，然后LCD顯示，或轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號4～20mA輸出,。
YOKOGAWA橫河電磁流量計特點：
（1）測量管道內(nèi)無阻力元件,，沒有附加的壓力損失，不易發(fā)生堵塞,，具有顯著的節(jié)能意義,；
（2）測量管道內(nèi)無可動部件，不易磨損,，因此傳感器壽命長,；
（3）傳感器所需的直管段較短，方便安裝,；
（4）合理選擇電極和內(nèi)襯材料,，可耐腐蝕和耐磨損；
（5）雙向測量系統(tǒng),，可測正反向流量,；
（6）流量的測量為體積流量，不受流量的密度,、粘度、溫度,、壓力,、和電導(dǎo)率變化的影響；
（7）傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系,，測量精度高（±0.3～-0.5％）,，量程比寬（1：150）。
YOKOGAWA橫河電磁流量計選型：
儀表的選型很重要,，有關(guān)資料表明,，儀表在實際應(yīng)用中有2/3的故障是儀表選型錯誤或使用不當(dāng)造成的，因此,，在確定選用電磁流量計之后,，還應(yīng)根據(jù)不同的工藝,、環(huán)境、測量,、介質(zhì)等綜合考慮,。
口徑選擇
根據(jù)該污水處理廠提供的工藝管道直徑、管道壓力及污水流速,，選擇口徑D=600mm的電磁流量計,，現(xiàn)場不需要縮管和擴(kuò)管。
內(nèi)襯,、電極材料選擇
電磁流量計主要用于測電導(dǎo)率≥5μS/cm的流體流量,，應(yīng)根據(jù)被測物質(zhì)的腐蝕性、磨損性,、溫度及凝結(jié)性等特點和價格承受能力,，應(yīng)選擇不同內(nèi)襯、電極材料,。
橫河電磁流量計的內(nèi)襯材料有：耐腐蝕性中等,、耐一般低濃度的酸、堿,、鹽的氯丁橡膠材料,，耐磨損性強(qiáng)而耐腐蝕性能一般的聚氨脂橡膠，耐腐蝕性能強(qiáng)和適于溫度高的聚四氟乙烯,，化學(xué)性質(zhì)等同于聚四氟乙烯的抗拉,、抗壓聚全氟乙丙烯，耐稀酸,、堿,、鹽的溫度＜60℃的聚乙烯和溫度＜100℃的聚苯硫醚等。
電極材料裝于其管道內(nèi)壁,，與被測物質(zhì)直接接觸,，故應(yīng)根據(jù)被測物質(zhì)的腐蝕性選定。電磁流量計電極的材料有：耐鹽和小于50%濃度堿溶液的鈦（Ti）電極,，耐酸和鹽的鉭（Ta）電極,，耐腐蝕能力強(qiáng)的貴金屬鉑電極，不適于鹽酸的哈氏合金C電極和不適于硝酸的哈氏合金B(yǎng)電極,，耐腐蝕能力一般,、但價格低廉的不銹鋼316L等。
根據(jù)該污水處理廠主要處理生活廢水及工業(yè)廢水,，再考慮用戶能接受的價格,，選用氯丁橡膠材料內(nèi)襯和不銹鋼316L材料電極。
防護(hù)等級的選定
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),，傳感器有IP65噴水型和IP68潛水型兩種防護(hù)等級,，根據(jù)用戶實際安裝地點在低矮的井道中,，所以傳感器選IP68防塵潛水型。
附加功能的選擇
（1）對于選定的基本型,，電磁流量計已帶LCD顯示,、4～20mA電流輸出和0～1KHz頻率輸出，根據(jù)流量計和計算機(jī)通訊的要求,，需增加RS-485通訊口功能,，
（2）對于傳感器安裝在地面以下，應(yīng)選擇分體型,。
YOKOGAWA橫河電磁流量計的安裝和調(diào)試
YOKOGAWA橫河電磁流量計安裝要領(lǐng)
（1）安裝點選擇在管道zui低處在確認(rèn)被測物質(zhì)流向之后,，安裝點要選擇在任何時候測量導(dǎo)管內(nèi)都能充滿液體，以防止由于測量導(dǎo)管內(nèi)無液而指示不在零位所引起的誤差如圖2所示,。
圖2 電磁流量計安裝
直管段保證在前5D后3D
為獲得儀表測量度,，在傳感器上游側(cè)的直管段長度不小于5D，下游側(cè)不小于3D（D為傳感器的名義直徑）,。若在傳感器上游側(cè)有兩個以上的彎頭或其它阻流件,，則前置直管段應(yīng)大于10D。
信號電極在水平方向
水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,，因為處于底部的電極易被沉淀物覆蓋,，被測介質(zhì)中偶存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號波動,。
盡量避開振動源,、磁源（大功率電機(jī)、變壓器）
由于電磁流量計的測量感應(yīng)電壓很小,，電壓較低,，易受外界電磁噪聲的影響，故在安裝時應(yīng)進(jìn)行可靠的接地連（跨）接,。金屬管道電磁流量計接地連（跨）接方法如圖3所示,。
圖3 電磁流量計接地
轉(zhuǎn)換器安裝和調(diào)試
一體化電磁流量計無單獨安裝轉(zhuǎn)換器，分體式轉(zhuǎn)換器安裝在傳感器附近或儀表室,，場所選擇余地較大,，環(huán)境條件好些。轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測介質(zhì)電導(dǎo)率和信號電纜型號,，即電纜的分布電容、導(dǎo)線截面和屏蔽層數(shù),、用制造廠儀表所附（或規(guī)定型號）的信號電纜,。電導(dǎo)率較低傳輸距離較長時，應(yīng)用二層屏蔽電纜,。
為了避免干擾信號,，信號電纜必須單獨穿過接地保護(hù)鋼管內(nèi),，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內(nèi)。
功能性調(diào)試時,，由智能轉(zhuǎn)換器對儀表分別進(jìn)行參數(shù)的讀取,，臨界值報警試驗等，然后進(jìn)行流量系數(shù)值的寫入,。
儀表投運(yùn)及故障處理
電磁流量計在投運(yùn)前,，應(yīng)對管道及流量計進(jìn)行*檢查，包括管道雜物等清理,，電極處干燥處理,。還包括電氣線路的檢查，首先應(yīng)對線路的接地進(jìn)行檢測,，確保接地可靠后,，還需進(jìn)行絕緣電阻及接地電阻測試。
該電磁流量計正常投運(yùn)一年多來,，基本上未出現(xiàn)故障,，但是一年后，出現(xiàn)工作異常,，具體表現(xiàn)為測量值變大或變小,，或者是不停地波動，且經(jīng)現(xiàn)場檢查,，已排除管道不滿管,、介質(zhì)含氣等現(xiàn)象的可能性，發(fā)現(xiàn)這類問題的出現(xiàn)可能是與電纜線故障有關(guān),。因為流量計隨管道埋敷在地下,，傳感器具有IP68防護(hù)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換器安裝在儀表箱或室內(nèi),，兩者通過電纜連接,，由于地面沉陷，山區(qū)環(huán)境潮濕等現(xiàn)場情況的變化,，傳感器和轉(zhuǎn)換器未*做好電纜接頭處的防潮（防水）等處理,，恰逢該接頭處于一個潮濕的環(huán)境，如儀表井,、電纜溝等,，潮氣侵入電纜接頭，都有造成如下的可能：
（1）信號線對地絕緣下降,，引起信號衰減,，zui終是測量結(jié)果偏小,；
（2）信號電纜連接處接觸電阻變大,，使測量值變小,，若該接觸電阻不穩(wěn)定，則測量值無法穩(wěn)定,，且易引入干擾,；
（3）勵磁線圈對地絕緣下降，造成測量結(jié)果偏??；
（4）信號線勵磁線對地絕緣性能下降，使得測量結(jié)果遠(yuǎn)大于正常的數(shù)據(jù),，如這種干擾不穩(wěn)定,，對儀表的影響也變化不定，繼而出現(xiàn)波動,；
（5）勵磁回路電纜連接處接觸電阻變大,，使轉(zhuǎn)換器的勵磁回路處于非恒流工作區(qū)域，勵磁電流下降,，同樣造成測量結(jié)果偏小,，若該接觸電阻不穩(wěn)定，則測量值出現(xiàn)波動,。
判別這類異常情況,，因發(fā)生在信號回路，判斷有一定難度,，只有深入現(xiàn)場,，在排除流量計其它可能性故障后，就應(yīng)檢查電纜是否有問題,，現(xiàn)場儀表維護(hù)人員只要把現(xiàn)場的勵磁回路電阻測量值與廠方提供的數(shù)據(jù)作比較,，測試接地電阻，逐步判定問題所在,，繼而采取措施,，或更換整根電纜，或保持電纜接頭處干燥等,。
由于電磁流量計運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜,，影響其正常工作的因素眾多，調(diào)試技術(shù)需要不斷總結(jié)和更新,?？傊灰覀兒侠磉x用,、正確安裝電磁流量計,，并采取有效的措施加以維護(hù)，就能避免或減少故障的發(fā)生，延長儀表的使用壽命,，為生產(chǎn)提供準(zhǔn)確可靠的計量數(shù)據(jù)。
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