插入式電磁流量計(jì)在礦井水處理廠(chǎng)中的應(yīng)用

插入式電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。此種儀表因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、安裝方便、維護(hù)量小等特性，在石油化工裝置用于測(cè)量封閉管道中無(wú)腐蝕性（給排水）的導(dǎo)電液體的體積流量。

為了減少污染,節(jié)水減排,必須對(duì)生活用水、工業(yè)用水、循環(huán)水以及排放的污水進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)量和控制。流量的測(cè)量在水資源實(shí)行總量控制、定額管理和石油化工生產(chǎn)及過(guò)程控制中占有重要地位。華能煤化工有限公司鐵北礦井水處理廠(chǎng)是煤化工廠(chǎng)區(qū)循環(huán)水主要供水廠(chǎng)，該廠(chǎng)供水裝置的運(yùn)行正常與否對(duì)全廠(chǎng)的生產(chǎn)及環(huán)保至關(guān)重要。污水處理能力和處理質(zhì)量是該供水裝置的重要指標(biāo)，若處理能力低則不能滿(mǎn)足全廠(chǎng)的用水要求，若處理質(zhì)量低則不能滿(mǎn)足排放要求。考察礦井水的出水能力和經(jīng)濟(jì)效益主要考慮3個(gè)流量指標(biāo)，即礦井水流入量、澄清水流出量和污泥流出量。考慮到性?xún)r(jià)比等因素，筆者在＞250mm以上的管道上選用插入式電磁流量計(jì)，并進(jìn)行帶壓安裝，經(jīng)近5個(gè)月運(yùn)行試驗(yàn)，流量計(jì)應(yīng)用效果良好，流量計(jì)量比較準(zhǔn)確。

1.工作原理

插入式電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。流量計(jì)測(cè)量管，有一個(gè)用絕緣材料制成的殼體，殼體內(nèi)裝有線(xiàn)圈、鐵芯和磁軛，殼體的端面裝有兩只電*。勵(lì)磁線(xiàn)圈由雙向方波脈沖勵(lì)時(shí)，將產(chǎn)生一磁通密度為B的工作磁場(chǎng)。當(dāng)具有一定電導(dǎo)率的流體以平均流速V流經(jīng)測(cè)量管時(shí)，將切割磁力線(xiàn)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)E。電動(dòng)勢(shì)E正比于磁通密度B與平均流速V的乘積：

E∝KVB，其中K為結(jié)構(gòu)系數(shù)。

電動(dòng)勢(shì)E（流量信號(hào)）由電*檢出并通過(guò)電纜送到轉(zhuǎn)換器。

2.組成

插入式電磁流量計(jì)主要由傳感器、智能變送器和專(zhuān)用電纜組成。

(1)傳感器由電*和勵(lì)磁線(xiàn)圈組成，其作用是根據(jù)導(dǎo)電介質(zhì)(流體)流過(guò)勵(lì)磁線(xiàn)圈的速度不同在電*上產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)(5~60 mV)。

(2)智能變送器的作用是將傳感器的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大，再根據(jù)電勢(shì)流量數(shù)學(xué)模型和公式進(jìn)行計(jì)算，得出流量結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)流量信號(hào)。各種流量參數(shù)的調(diào)整和標(biāo)定參數(shù)的設(shè)置在智能變送器上進(jìn)行。

(3)專(zhuān)用通訊電纜的作用是傳感器向智能變送器傳送毫伏電勢(shì)信號(hào)，智能變送器向勵(lì)磁線(xiàn)圈提供振蕩電壓。由于電勢(shì)信號(hào)是5~60 mV的弱信號(hào)，勵(lì)磁信號(hào)是高頻低幅值的振蕩信號(hào)，所以電纜要充分考慮屏蔽性和抗干擾性。電纜的長(zhǎng)度和截面積成正比，和介質(zhì)的電導(dǎo)成正比，導(dǎo)電特性越強(qiáng)傳送距離越遠(yuǎn)，一般傳送距離為20~500m。

3.安裝要求

3.1 保證足夠直管段

流體在方向、管徑以及閥門(mén)開(kāi)度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生渦流和流場(chǎng)畸變，這樣會(huì)對(duì)傳感器電*的測(cè)量產(chǎn)生影響，從而影響儀表的精度。所以要盡可能地離開(kāi)彎管、手閥、調(diào)節(jié)閥等部件一定距離，直管段的具體要求見(jiàn)表1。表中，D表示管道通徑，L表示傳感器到閥門(mén)或彎頭等部件的距離。

3.2 保證流體與傳感器磁場(chǎng)的垂直度

在管道開(kāi)孔安裝取壓短管時(shí)，焊接取壓短管應(yīng)注意垂直方向，要求焊接后短管軸線(xiàn)與管道軸線(xiàn)夾角為90b，且法蘭短管連接的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直過(guò)管道橫截面的圓心，這樣能保證流體與磁場(chǎng)垂直，見(jiàn)圖1

3.3 盡量避免干擾源

為了保障測(cè)量精度，傳感器應(yīng)避免在容易產(chǎn)生真空、氣體、渦流等地方安裝，傳感器與智能變送器之間的通訊電纜要避開(kāi)電動(dòng)機(jī)等強(qiáng)電設(shè)備。建議安裝在圖2~圖5所示位置。

3.4 保證良好的接地

傳感器輸出信號(hào)的接地點(diǎn)應(yīng)與被測(cè)介質(zhì)電氣連接。當(dāng)流體切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生流量信號(hào)時(shí)，以流體本身作為0電位，一個(gè)電*上產(chǎn)生正電勢(shì)，另一個(gè)電*上產(chǎn)生負(fù)電勢(shì)，不斷交替變化。因此，轉(zhuǎn)換器輸入端中點(diǎn)(信號(hào)電纜屏蔽層)必須與流體共處于0電位且導(dǎo)通，這樣才能構(gòu)成對(duì)稱(chēng)的輸入回路。轉(zhuǎn)換器的輸入端中點(diǎn)通過(guò)傳感器輸出信號(hào)的接地點(diǎn)與被測(cè)流體電氣連通。由于傳感器的輸出信號(hào)很小，只有幾毫伏，為了提高儀表抗干擾能力，輸入回路中的0電位必須接地。由于一般金屬管道都與大地連通，流動(dòng)介質(zhì)通過(guò)金屬管道與大地電氣連接，所以并不要求電磁流量計(jì)單獨(dú)設(shè)置接地裝置，尤其是小口徑電磁流量傳感器。如果是非金屬管道，就一定要和單獨(dú)的接地線(xiàn)連接。

3.5 保證傳感器正確的插入深度

由于流體在管道中的層流現(xiàn)象，靠近管壁的流體流速較慢，靠近管道中心的流體流速較快，根據(jù)計(jì)算管道的D/8處*接近流體的平均速度。安裝時(shí)要計(jì)算管道的壁厚和法蘭管嘴的長(zhǎng)度，確保傳感器的電*插深在D/8位置。不過(guò)也不是所有的插入式流量計(jì)傳感器都安裝在管道的D/8位置，也有少數(shù)安裝在管道的D/2位置，安裝前一定要認(rèn)真研究安裝說(shuō)明。

4.結(jié)束語(yǔ)

插入式電磁流量計(jì)比較適合大口徑管道安裝。Φ250mm以上的管道上應(yīng)用插入式電磁流量計(jì)比法蘭式電磁流量計(jì)性?xún)r(jià)比好，且管徑越大性?xún)r(jià)比越明顯。其*顯著的特點(diǎn)就是能帶壓安裝，管壁的厚薄對(duì)其基本沒(méi)有影響，但是其安裝技術(shù)比較復(fù)雜，如果安裝不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)在不允許停工和較大口徑管道上安裝插入式電磁流量計(jì)應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)可行的選擇。

插入式電磁流量計(jì)具有安裝簡(jiǎn)單、使用廣泛，測(cè)量性能好，老裝置改造方便的諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各類(lèi)水介質(zhì)（新鮮水、循環(huán)水、污水等）流量的數(shù)據(jù)變化不定的測(cè)量中，為裝置的用水平衡和計(jì)量起到有效的作用。因此，掌握其工作原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及解決辦法，會(huì)有利于我們更好地使用和維護(hù)。