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水電磁流量計的原（yuán）理特點與安裝和調（diào）試
點擊次數：2593 發布時間：2021-09-09 15:09:32
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”日趨嚴重。應對這種情況，我國政府將在“十一五（wǔ）”期間投資3000億元新建、改（gǎi）建數千座汙水（shuǐ）處理廠，以推進城市汙水處理和利用，汙染減排。在這樣的（de）大背景下，安徽省黃山市正投資（zī）興建某汙水處（chù）理廠，目前已建成（chéng）日處（chù）理（lǐ）水15000m3汙水一期工程，擔負著生活、工業汙水淨化的重要任（rèn）務，改善水（shuǐ）體環境質（zhì）量，使黃山市成（chéng）為一座山清水秀的城市。
2004年前，黃山市基本上沒有大型汙（wū）水集中處理廠等設施，更別提用於汙水流量檢測的流量計了。在汙水處理過程中，原（yuán）汙水的流量是一個需要檢（jiǎn）測的關鍵參數。因原汙水是含有顆粒、懸浮物、固液混合、具有腐蝕性的介（jiè）質，而水電磁流量計（jì）*大特（tè）點是（shì）能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（如（rú）泥漿）或纖維液體的流量，因此（cǐ），該（gāi）汙水處理廠采用（yòng）了2台（tái）水電（diàn）磁流量計（jì），用於原汙水的流量計量。
1 水電磁流（liú）量計的工作原理
水電磁流量計的基本原理是法拉*電磁感應定律，即導體在磁場中切割磁力（lì）運動時，其兩端產生感應（yīng）電動（dòng）勢E為：
式（shì）中，K為儀表常數；B為磁感（gǎn）應強度（T）；v為導體運動平均速度m/s；D為管（guǎn）道內徑（m）。
水電磁流量計工作原理和結構如圖1所示，由流量傳感器（qì）和轉換器兩大部分組成。
測量流量時，導電性液體相當於法拉*試驗中的導電金屬棒，以（yǐ）平均速度v流過垂（chuí）直於流動（dòng）方向的（de）磁場。導電性（xìng）液體的流動（dòng），在測量電*上感應出（chū）與平均（jun1）流（liú）速成正（zhèng）比的電壓。其感應電壓信號E通過一（yī）對或一對（duì）以上（shàng）的與液體直接（jiē）接觸的電*檢測出來。
根據流體的體積流量公式為
由公式（2）可知（zhī），Q與v是成正比的一一對應函數，那麽E與（yǔ）Q也是成正比的（de）一一對應函數，測出了感應電壓E也即測出了介質的體積（jī）流量Q。
測出的感應電壓E由電纜送至轉換器，通過智能化處理，然後LCD顯示，或轉換成標準信號（hào）4～20mA輸（shū）出。
2 水電磁流量計特點
（1）測量管道內無阻力元件，沒有附加的壓力損失，不易發生（shēng）堵塞，具有（yǒu）顯著的節（jiē）能意義；
（2）測量管（guǎn）道內無（wú）可動部（bù）件，不易（yì）磨損，因此傳（chuán）感器壽命長；
（3）傳感器所需的直管段較短，方便（biàn）安裝；
（4）合理選擇電*和內襯材料，可耐腐（fǔ）蝕和耐磨損；
（5）雙向測量係統，可測正反向流量；
（6）流量的測量為體積流量，不受流量的（de）密度、粘度、溫度、壓力、和（hé）電導（dǎo）率變化的影響；
（7）傳感器感應電壓信號與平均流速呈線（xiàn）性關（guān）係，測量精度高（±0.3～-0.5％），量程比寬（1：150）。
3 水電磁流量計選型
儀表（biǎo）的選（xuǎn）型很重要（yào），有關資料表明，儀表在實際應用中有2/3的故障是儀（yí）表選型（xíng）錯誤或使用不當造（zào）成的，因此，在確定選（xuǎn）用水電磁流量計之後，還應根（gēn）據不同的工藝、環境、測量、介質等（děng）綜合（hé）考慮。
3.1 口徑選擇
根據該汙水處理廠提供的工藝管道直徑、管道壓力及汙水流速，選擇口徑（jìng）D=600mm的水電磁流量計，現（xiàn）場不需要縮（suō）管和擴管。
3.2 內（nèi）襯、電*材料選擇
水電磁流量計主要用於測電（diàn）導率≥5μS/cm的流體流量，應根據被測物質的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結性等特點和價格承受能力，應選擇不同內襯、電*材料。
水電磁流量計的內襯材料有：耐（nài）腐蝕性中（zhōng）等、耐一般低濃度的酸、堿、鹽的氯丁橡（xiàng）膠（jiāo）材料，耐磨損性強而耐腐蝕性能一（yī）般的（de）聚氨脂橡膠，耐腐蝕（shí）性能強和（hé）適於溫度高的聚四氟乙（yǐ）烯，化（huà）學性質等同於聚四氟乙烯（xī）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*材料裝於其管道內壁，與被測物質直接接觸，故應（yīng）根（gēn）據被測物質的腐蝕性選定。水電磁流量計電*的（de）材料有：耐鹽和小於50%濃度堿溶液的鈦（Ti）電*，耐酸和鹽的鉭（Ta）電*，耐腐（fǔ）蝕（shí）能力強的貴金（jīn）屬鉑電*，不適於鹽酸的哈氏合金C電*和不適於硝酸（suān）的哈氏合金B電*，耐腐蝕能力一般、但（dàn）價格低（dī）廉（lián）的不鏽鋼316L等。
根據該汙（wū）水處理廠主要處理生活廢水及工業廢水，再（zài）考慮（lǜ）用戶能接受的價格，選用（yòng）氯（lǜ）丁橡膠材料內襯和不鏽鋼316L材料電（diàn）*。
3.3 防護等級（jí）的選定
根據**標準，傳感器（qì）有（yǒu）IP65噴水型和IP68潛水型兩種（zhǒng）防護等（děng）級，根據用戶實際安裝地（dì）點在低矮（ǎi）的井道中，所以傳感器選IP68防塵潛水型。
3.4 附加功能的選擇
（1）對於選定的基本型，水（shuǐ）電磁（cí）流量計已帶LCD顯示、4～20mA電流輸出和（hé）0～1KHz頻率輸出，根據流量計和計算機通（tōng）訊的（de）要求，需增加RS-485通訊口功能，
（2）對於傳感器安裝在地麵以（yǐ）下，應選擇分體型。
4 水電磁流量計的安裝和調試
4.1 安裝要（yào）領
（1）安裝點選擇在管道*低處在確認被（bèi）測物質（zhì）流向之（zhī）後，安裝（zhuāng）點要選擇在任何（hé）時候測量導管內都能充滿液體，以防止由於（yú）測量（liàng）導管（guǎn）內無液而（ér）指示不在零位所引起的誤差（chà）如圖2所示。
（2）直管段保證在前5D後3D為獲得儀表測量精確度，在（zài）傳感器上遊（yóu）側的直管段長度不小於5D，下遊側不小（xiǎo）於3D（D為傳（chuán）感器的名義直徑）。若在傳感器上（shàng）遊側有兩個（gè）以上的彎（wān）頭或其它阻流件，則前置直管段應大於（yú）10D。
（3）信號電*在水平方向（xiàng）水平安裝時要使電*軸線平行於地平線，因為處於底部的電*易被沉澱物覆（fù）蓋，被測介質中偶存氣泡擦過遮住電*表麵，使輸出信號（hào）波（bō）動。
（4）盡量避（bì）開（kāi）振動源、磁源（大功率電機、變壓器）由於水電（diàn）磁流量計的測量（liàng）感應電壓很小，電壓較低，易受外界電磁噪聲的影響，故在安裝時應進行可靠的接地連（跨）接。金屬管道水電（diàn）磁流量計接地連（跨（kuà））接方法如圖3所示
4.2 轉換器（qì）安裝和調試
一體化水電磁流量（liàng）計無單獨安裝轉換器（qì），分體式轉換器安裝在傳感（gǎn）器（qì）附近或儀表室，場所選（xuǎn）擇餘地較大，環（huán）境條件好（hǎo）些。轉換（huàn）器和傳感器間距離受製於被測介（jiè）質電導率和信（xìn）號（hào）電纜型號，即電纜的分布電容、導線截麵和屏蔽層數、用製造廠儀表所附（或規定型號）的信號電纜。電導率較低傳輸（shū）距離較長時，應用二層屏蔽（bì）電纜。
為了避免幹擾信號，信號電（diàn）纜必須單獨穿過接地保護鋼管內，不能把信號電纜和電源線安（ān）裝在同一鋼管內。
功能性調試時，由智（zhì）能轉換器對儀表分別進行參數的讀取，臨界值報警試驗等，然後（hòu）進行流量係數值的寫入。
5 儀表投運及（jí）故障處理
水電磁流量計在投（tóu）運前，應對管（guǎn）道及流量計（jì）進行徹底檢查，包括管道雜物等清理，電（diàn）*處（chù）幹燥（zào）處（chù）理。還（hái）包括電氣線路的檢查（chá），*先應對線路的接地（dì）進行檢測，確（què）保接地可靠後，還需進行絕（jué）緣電阻及接地電阻測試。
該水（shuǐ）電磁流（liú）量計正常投運一年多來，基本上未出現故障，但是一年後，出現工作異常，具體表現為測量值變大或變小，或者是不（bú）停（tíng）地波動，且經現（xiàn）場檢查，已排除管道不滿管、介（jiè）質含氣等現象的可能性，發現這類（lèi）問題的（de）出現可（kě）能是與電纜線故障有關。因為流（liú）量計隨管道埋敷在地下，傳感器（qì）具有IP68防護結構，轉換器安裝在儀表箱或室內，兩者通過電（diàn）纜連接，由於地麵沉陷（xiàn），山區環境潮濕等現場情況的變（biàn）化，傳感器和轉換器未徹底做（zuò）好電纜接頭處的防潮（cháo）（防水）等處理，恰逢該接頭處於一個潮濕的環境，如儀表井、電纜溝等，潮氣侵入電纜接頭，都有造成如下（xià）的可能：
（1）信號線對地絕緣下降，引起信號衰減，*終是（shì）測量結果偏小；
（2）信號電（diàn）纜連接處接觸（chù）電阻變大，使測量值變小，若該接觸電阻不穩定（dìng），則測量值無法穩定，且易引入幹擾；
（3）勵磁線圈對地絕緣下降，造成測量結果偏小；
（4）信號線勵磁線對地絕緣性能下降，使得測量結果遠大於正常的數據，如這（zhè）種幹擾不穩定，對儀表的影響也變化（huà）不定，繼而出現波動；
（5）勵磁回路電纜連接（jiē）處接觸電阻變大，使（shǐ）轉換器的勵磁（cí）回路處於非恒流工作區域，勵磁電流下降，同樣造（zào）成測量結果偏（piān）小，若該接觸電阻不穩定，則測（cè）量值出現（xiàn）波動。
判別這類（lèi）異常情況（kuàng），因發生（shēng）在信（xìn）號回路，判斷有一定難度，隻有深入現場，在排除流量計（jì）其它可能性故（gù）障後，就應檢查電纜是（shì）否有問題（tí），現場儀表維護人（rén）員隻要把現場（chǎng）的勵磁回路電阻測量值與廠方提供的數據作比較，測試接地電阻，逐步判（pàn）定問題（tí）所在，繼而采取措施，或更換整根電纜，或保持電纜接頭處幹燥等。
6 結束語（yǔ）
由於水電磁流（liú）量計運行環（huán）境較為複雜（zá），影響其正（zhèng）常工作的因（yīn）素眾多，調試技術需要不斷總結和更新。總之，隻要我們合理選用、正確安裝水電磁流量計，並采取有效的措施（shī）加（jiā）以維護，就能避免或減少故障的（de）發生，延長（zhǎng）儀表的使用壽命，為生產提供準確可靠的計量（liàng）數據。
在現（xiàn）代（dài）化的汙水（shuǐ）處理工藝（yì）中，配備（bèi）流量檢測儀（yí）表，構（gòu）成可靠的自動控製係統，使汙水水質達到常規的排放標準，造福人類（lèi）。
2004年前，黃山市基本上沒有大型汙（wū）水集中處理廠等設施，更別提用於汙水流量檢測的流量計了。在汙水處理過程中，原（yuán）汙水的流量是一個需要檢（jiǎn）測的關鍵參數。因原汙水是含有顆粒、懸浮物、固液混合、具有腐蝕性的介（jiè）質，而水電磁流量計（jì）*大特（tè）點是（shì）能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（如（rú）泥漿）或纖維液體的流量，因此（cǐ），該（gāi）汙水處理廠采用（yòng）了2台（tái）水電（diàn）磁流量計（jì），用於原汙水的流量計量。
1 水電磁流（liú）量計的工作原理
水電磁流量計的基本原理是法拉*電磁感應定律，即導體在磁場中切割磁力（lì）運動時，其兩端產生感應（yīng）電動（dòng）勢E為：
式（shì）中，K為儀表常數；B為磁感（gǎn）應強度（T）；v為導體運動平均速度m/s；D為管（guǎn）道內徑（m）。
水電磁流量計工作原理和結構如圖1所示，由流量傳感器（qì）和轉換器兩大部分組成。
測量流量時，導電性液體相當於法拉*試驗中的導電金屬棒，以（yǐ）平均速度v流過垂（chuí）直於流動（dòng）方向的（de）磁場。導電性（xìng）液體的流動（dòng），在測量電*上感應出（chū）與平均（jun1）流（liú）速成正（zhèng）比的電壓。其感應電壓信號E通過一（yī）對或一對（duì）以上（shàng）的與液體直接（jiē）接觸的電*檢測出來。
根據流體的體積流量公式為
由公式（2）可知（zhī），Q與v是成正比的一一對應函數，那麽E與（yǔ）Q也是成正比的（de）一一對應函數，測出了感應電壓E也即測出了介質的體積（jī）流量Q。
測出的感應電壓E由電纜送至轉換器，通過智能化處理，然後LCD顯示，或轉換成標準信號（hào）4～20mA輸（shū）出。
2 水電磁流量計特點
（1）測量管道內無阻力元件，沒有附加的壓力損失，不易發生（shēng）堵塞，具有（yǒu）顯著的節（jiē）能意義；
（2）測量管（guǎn）道內無（wú）可動部（bù）件，不易（yì）磨損，因此傳（chuán）感器壽命長；
（3）傳感器所需的直管段較短，方便（biàn）安裝；
（4）合理選擇電*和內襯材料，可耐腐（fǔ）蝕和耐磨損；
（5）雙向測量係統，可測正反向流量；
（6）流量的測量為體積流量，不受流量的（de）密度、粘度、溫度、壓力、和（hé）電導（dǎo）率變化的影響；
（7）傳感器感應電壓信號與平均流速呈線（xiàn）性關（guān）係，測量精度高（±0.3～-0.5％），量程比寬（1：150）。
3 水電磁流量計選型
儀表（biǎo）的選（xuǎn）型很重要（yào），有關資料表明，儀表在實際應用中有2/3的故障是儀（yí）表選型（xíng）錯誤或使用不當造（zào）成的，因此，在確定選（xuǎn）用水電磁流量計之後，還應根（gēn）據不同的工藝、環境、測量、介質等（děng）綜合（hé）考慮。
3.1 口徑選擇
根據該汙水處理廠提供的工藝管道直徑、管道壓力及汙水流速，選擇口徑（jìng）D=600mm的水電磁流量計，現（xiàn）場不需要縮（suō）管和擴管。
3.2 內（nèi）襯、電*材料選擇
水電磁流量計主要用於測電（diàn）導率≥5μS/cm的流體流量，應根據被測物質的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結性等特點和價格承受能力，應選擇不同內襯、電*材料。
水電磁流量計的內襯材料有：耐（nài）腐蝕性中（zhōng）等、耐一般低濃度的酸、堿、鹽的氯丁橡（xiàng）膠（jiāo）材料，耐磨損性強而耐腐蝕性能一（yī）般的（de）聚氨脂橡膠，耐腐蝕（shí）性能強和（hé）適於溫度高的聚四氟乙（yǐ）烯，化（huà）學性質等同於聚四氟乙烯（xī）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*材料裝於其管道內壁，與被測物質直接接觸，故應（yīng）根（gēn）據被測物質的腐蝕性選定。水電磁流量計電*的（de）材料有：耐鹽和小於50%濃度堿溶液的鈦（Ti）電*，耐酸和鹽的鉭（Ta）電*，耐腐（fǔ）蝕（shí）能力強的貴金（jīn）屬鉑電*，不適於鹽酸的哈氏合金C電*和不適於硝酸（suān）的哈氏合金B電*，耐腐蝕能力一般、但（dàn）價格低（dī）廉（lián）的不鏽鋼316L等。
根據該汙（wū）水處理廠主要處理生活廢水及工業廢水，再（zài）考慮（lǜ）用戶能接受的價格，選用（yòng）氯（lǜ）丁橡膠材料內襯和不鏽鋼316L材料電（diàn）*。
3.3 防護等級（jí）的選定
根據**標準，傳感器（qì）有（yǒu）IP65噴水型和IP68潛水型兩種（zhǒng）防護等（děng）級，根據用戶實際安裝地（dì）點在低矮（ǎi）的井道中，所以傳感器選IP68防塵潛水型。
3.4 附加功能的選擇
（1）對於選定的基本型，水（shuǐ）電磁（cí）流量計已帶LCD顯示、4～20mA電流輸出和（hé）0～1KHz頻率輸出，根據流量計和計算機通（tōng）訊的（de）要求，需增加RS-485通訊口功能，
（2）對於傳感器安裝在地麵以（yǐ）下，應選擇分體型。
4 水電磁流量計的安裝和調試
4.1 安裝要（yào）領
（1）安裝點選擇在管道*低處在確認被（bèi）測物質（zhì）流向之（zhī）後，安裝（zhuāng）點要選擇在任何（hé）時候測量導管內都能充滿液體，以防止由於（yú）測量（liàng）導管（guǎn）內無液而（ér）指示不在零位所引起的誤差（chà）如圖2所示。
（2）直管段保證在前5D後3D為獲得儀表測量精確度，在（zài）傳感器上遊（yóu）側的直管段長度不小於5D，下遊側不小（xiǎo）於3D（D為傳（chuán）感器的名義直徑）。若在傳感器上（shàng）遊側有兩個（gè）以上的彎（wān）頭或其它阻流件，則前置直管段應大於（yú）10D。
（3）信號電*在水平方向（xiàng）水平安裝時要使電*軸線平行於地平線，因為處於底部的電*易被沉澱物覆（fù）蓋，被測介質中偶存氣泡擦過遮住電*表麵，使輸出信號（hào）波（bō）動。
（4）盡量避（bì）開（kāi）振動源、磁源（大功率電機、變壓器）由於水電（diàn）磁流量計的測量（liàng）感應電壓很小，電壓較低，易受外界電磁噪聲的影響，故在安裝時應進行可靠的接地連（跨）接。金屬管道水電（diàn）磁流量計接地連（跨（kuà））接方法如圖3所示
4.2 轉換器（qì）安裝和調試
一體化水電磁流量（liàng）計無單獨安裝轉換器（qì），分體式轉換器安裝在傳感（gǎn）器（qì）附近或儀表室，場所選（xuǎn）擇餘地較大，環（huán）境條件好（hǎo）些。轉換（huàn）器和傳感器間距離受製於被測介（jiè）質電導率和信（xìn）號（hào）電纜型號，即電纜的分布電容、導線截麵和屏蔽層數、用製造廠儀表所附（或規定型號）的信號電纜。電導率較低傳輸（shū）距離較長時，應用二層屏蔽（bì）電纜。
為了避免幹擾信號，信號電（diàn）纜必須單獨穿過接地保護鋼管內，不能把信號電纜和電源線安（ān）裝在同一鋼管內。
功能性調試時，由智（zhì）能轉換器對儀表分別進行參數的讀取，臨界值報警試驗等，然後（hòu）進行流量係數值的寫入。
5 儀表投運及（jí）故障處理
水電磁流量計在投（tóu）運前，應對管（guǎn）道及流量計（jì）進行徹底檢查，包括管道雜物等清理，電（diàn）*處（chù）幹燥（zào）處（chù）理。還（hái）包括電氣線路的檢查（chá），*先應對線路的接地（dì）進行檢測，確（què）保接地可靠後，還需進行絕（jué）緣電阻及接地電阻測試。
該水（shuǐ）電磁流（liú）量計正常投運一年多來，基本上未出現故障，但是一年後，出現工作異常，具體表現為測量值變大或變小，或者是不（bú）停（tíng）地波動，且經現（xiàn）場檢查，已排除管道不滿管、介（jiè）質含氣等現象的可能性，發現這類（lèi）問題的（de）出現可（kě）能是與電纜線故障有關。因為流（liú）量計隨管道埋敷在地下，傳感器（qì）具有IP68防護結構，轉換器安裝在儀表箱或室內，兩者通過電（diàn）纜連接，由於地麵沉陷（xiàn），山區環境潮濕等現場情況的變（biàn）化，傳感器和轉換器未徹底做（zuò）好電纜接頭處的防潮（cháo）（防水）等處理，恰逢該接頭處於一個潮濕的環境，如儀表井、電纜溝等，潮氣侵入電纜接頭，都有造成如下（xià）的可能：
（1）信號線對地絕緣下降，引起信號衰減，*終是（shì）測量結果偏小；
（2）信號電（diàn）纜連接處接觸（chù）電阻變大，使測量值變小，若該接觸電阻不穩定（dìng），則測量值無法穩定，且易引入幹擾；
（3）勵磁線圈對地絕緣下降，造成測量結果偏小；
（4）信號線勵磁線對地絕緣性能下降，使得測量結果遠大於正常的數據，如這（zhè）種幹擾不穩定，對儀表的影響也變化（huà）不定，繼而出現波動；
（5）勵磁回路電纜連接（jiē）處接觸電阻變大，使（shǐ）轉換器的勵磁（cí）回路處於非恒流工作區域，勵磁電流下降，同樣造（zào）成測量結果偏（piān）小，若該接觸電阻不穩定，則測（cè）量值出現（xiàn）波動。
判別這類（lèi）異常情況（kuàng），因發生（shēng）在信（xìn）號回路，判斷有一定難度，隻有深入現場，在排除流量計（jì）其它可能性故（gù）障後，就應檢查電纜是（shì）否有問題（tí），現場儀表維護人（rén）員隻要把現場（chǎng）的勵磁回路電阻測量值與廠方提供的數據作比較，測試接地電阻，逐步判（pàn）定問題（tí）所在，繼而采取措施，或更換整根電纜，或保持電纜接頭處幹燥等。
6 結束語（yǔ）
由於水電磁流（liú）量計運行環（huán）境較為複雜（zá），影響其正（zhèng）常工作的因（yīn）素眾多，調試技術需要不斷總結和更新。總之，隻要我們合理選用、正確安裝水電磁流量計，並采取有效的措施（shī）加（jiā）以維護，就能避免或減少故障的（de）發生，延長（zhǎng）儀表的使用壽命，為生產提供準確可靠的計量（liàng）數據。
在現（xiàn）代（dài）化的汙水（shuǐ）處理工藝（yì）中，配備（bèi）流量檢測儀（yí）表，構（gòu）成可靠的自動控製係統，使汙水水質達到常規的排放標準，造福人類（lèi）。
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