【摘要(yao)】介紹了新(xin)型電磁流(liu)量計 的工(gōng)作原理和(he)系統組成(chéng)。并結合污(wu)水處理工(gōng)藝将電磁(ci)流量計與(yu)其他流量(liàng)計進行分(fen)析比較,從(cóng)理論和實(shí)踐上闡述(shù)電磁流量(liang)🌈計在工業(ye)污水處理(lǐ)環節流量(liàng)測量的優(yōu)勢。
1電磁流(liú)量計工作(zuo)原理和測(cè)量系統組(zǔ)成
1.1工作原(yuan)理
　　電磁流(liú)量計的工(gong)作原理是(shì)基于法拉(lā)第電磁感(gǎn)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(liú)動🛀🏻和磁力(li)線🌈都垂直(zhi)的方向上(shang)産生一感(gǎn)應電動勢(shi)Ex,
Ex=BDv×10-4
式中:B爲磁(cí)感應強度(du),T;D爲兩電極(jí)間的距離(li),mm;
v爲被測介(jie)質的平均(jun1)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(zhì)的流量,m3/s;v爲(wèi)被測介質(zhì)的平均流(liú)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(zuò)用🥵面積🔅,m2.
由(yóu)上式得:
Ex=BDQ×10-4/A
當(dang)磁場強度(du)B與兩極間(jiān)距離D一定(ding)時,則:
Ex=K°Q
K=BD×10-4/A=常數(shu)
　　由此可見(jiàn),感應電動(dong)勢Ex與被測(cè)介質流量(liang)Q成正比。流(liú)量Q不受流(liu)體的溫度(dù)、壓力、密度(du)、電導率變(biàn)化的影響(xiǎng),具有很大(da)的優越性(xing)。測量系統(tong)的變送器(qì)輸出Ex是一(yi)個微弱的(de)交變信号(hao),其中包含(hán)🈚各種幹擾(rǎo)成分,且信(xin)号内阻變(biàn)🌈化高達幾(jǐ)萬歐姆,因(yin)此要求轉(zhuǎn)☔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(qì)。将🔅感應電(dian)動勢轉換(huàn)成4～20mADC的統一(yi)信号。轉換(huan)器有高輸(shu)入阻抗☀️差(chà)動放大器(qì)、主放大器(qì)、正交幹擾(rao)☂️抑👅制器、相(xiàng)敏檢波器(qi)🛀、直流放大(da)器、霍爾乘(cheng)法器等組(zǔ)成,最後輸(shu)✔️出電流爲(wèi):
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(diàn)磁流量計(jì)經曆了直(zhi)流勵磁、工(gōng)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(liú)勵磁因存(cún)在電磁感(gǎn)應、靜電耦(ǒu)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(diǎn)已較少采(cǎi)用。目前選(xuǎn)型設計時(shí)采用低頻(pín)幹擾(1/4～1/32)矩形(xing)波勵磁,它(tā)改變了工(gōng)頻幹擾的(de)形态特征(zheng),利用⭐工頻(pín)同步采樣(yang)、動态校零(ling)等技術提(ti)高了抗👨‍❤️‍👨幹(gàn)擾能力和(hé)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(pín)矩形波(高(gāo)頻爲75Hz的矩(jǔ)形波,外🚶‍♀️包(bao)絡是1/8工頻(pin)的矩形波(bō))勵磁技術(shu)的産品👉。
　　測(cè)量系統由(you)測量管路(lù)、勵磁線圈(quan)、測量電極(jí)、信号轉換(huan)☁️器👌等組成(chéng)。它的勵磁(ci)方式與傳(chuán)統的直流(liu)勵磁方😘式(shì)和交流正(zheng)弦波勵磁(ci)方式均不(bú)同。流量計(ji)中的磁場(chang)是通過由(you)信🔞号轉換(huàn)器供給的(de)正、負交替(ti)變化矩⁉️形(xíng)波電流,送(sòng)到勵磁線(xian)圈産生的(de),它克服了(le)直流勵🔴磁(ci)方式易在(zài)電極部分(fen)産生極化(huà)作用,和交(jiao)流勵磁由(yóu)于電極、流(liú)體❤️、電極形(xing)成的閉📧路(lu)及交變磁(cí)場的時間(jian)變動,引起(qi)正比💁的電(diàn)磁感應電(diàn)壓。在兩個(gè)檢測電極(jí)之間,産生(shēng)正負交替(ti)變化的流(liú)量信号電(dian)壓,與矩形(xíng)波勵磁電(dian)流的頻率(lǜ)相等。
　　對于(yu)由磁場強(qiáng)度變化産(chǎn)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(diàn)壓都能被(bèi)消除。
　　在測(cè)量系統中(zhōng)還采用了(le)智能化設(shè)計。信号轉(zhuǎn)換器由5個(ge)功能塊組(zǔ)成。功能塊(kuài)1由輸入前(qián)置放大器(qì)、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(néng)塊2是由功(gong)能塊的電(diàn)子裝置控(kòng)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(gōng)能塊3由7位(wèi)LCD液晶顯示(shi)器、EEPROM、KSA集成電(dian)路、微處理(lǐ)器和3個爲(wei)了輸入操(cāo)作參數的(de)按鍵組成(cheng)。由UP01測定的(de)與輸入操(cāo)❓作參🔱數和(he)校準值有(yǒu)關的數字(zi)📞值,經UP02計算(suàn)🚩後,其值通(tong)過科隆公(gōng)司研制的(de)KSA作爲流量(liang)比例信号(hào),經👈光電耦(ǒu)合器🔞到輸(shū)出驅動器(qì),正負計⭕數(shù)的流量累(lei)積值和滿(mǎn)刻度🈲範圍(wei)0%～100%的瞬時流(liú)量值可在(zai)7位LCD液晶顯(xian)示。在電源(yuan)故障停電(diàn)後,最後的(de)計數器讀(dú)數可永久(jiǔ)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(gōng)能塊💰5能驅(qū)動電子計(ji)數器或電(dian)動機械🐪計(jì)數器。
3電磁(ci)流量計的(de)應用實例(lì)
　　某冶煉廠(chǎng)在生産中(zhong),由于生産(chan)工藝的需(xū)要,會産生(sheng)大量的工(gōng)業污水,在(zai)污水處理(li)分廠必須(xū)對污水的(de)流量進行(hang)監控🙇‍♀️。在以(yǐ)往的設計(ji)中,流量儀(yí)表不少都(dōu)選用旋渦(wo)流量計和(hé) 孔闆流量(liàng)計 。而實際(ji)應用中發(fā)現測量的(de)流量顯示(shì)值與實際(jì)流量偏差(chà)較大。究其(qí)原因,上述(shu)兩種流量(liang)計都不能(néng)滿足實際(jì)的需要。
　　 旋(xuan)渦流量計(jì) 的工作原(yuan)理是在管(guǎn)道中插入(ru)一個旋渦(wo)發生體。當(dāng)管道中的(de)🐆流體流過(guò)旋渦發生(sheng)體時,在旋(xuan)渦發生體(tǐ)💃的後🌈方和(hé)兩側😄會交(jiāo)替地産生(sheng)有規律的(de)卡門旋渦(wo)列。理論和(hé)實踐證明(míng),旋渦分離(li)頻率f與管(guan)内流體流(liú)速v成正比(bǐ),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(wèi)旋渦發生(sheng)體迎流體(tǐ)面寬📱度🔅。
　　因(yin)此,隻要設(shè)法測出旋(xuán)渦分離頻(pín)率f就可以(yǐ)知道流體(tǐ)😍的流速🚩v,從(cóng)而可以求(qiu)出流體的(de)流量。旋渦(wō)分離頻🐉率(lǜ)可以用🔞多(duo)種方式🌂測(cè)量,例如應(yīng)力式、差動(dòng)電容式等(deng)。
　　從旋渦流(liu)量計的工(gōng)作原理可(ke)以看出:旋(xuan)渦流量計(jì)不宜用于(yu)測污水的(de)流量。這是(shì)因爲在測(cè)量較髒的(de)流體時,旋(xuán)渦發生體(tǐ)的表面會(hui)有大量的(de)附着物,會(hui)使旋渦發(fā)生體迎流(liú)體面寬度(du)D發生變化(huà),這樣就會(huì)使得旋渦(wō)🛀🏻分離頻率(lǜ)減小,使得(dé)求出的流(liu)體流速v減(jiǎn)小,使得測(ce)量值比實(shí)際流量值(zhi)小。
　　孔闆流(liú)量計是早(zao)期大量使(shǐ)用的一種(zhong)測量流量(liang)的計量裝(zhuang)置。它的工(gōng)作原理是(shi)在流體管(guan)道中加入(ru)一📧孔闆節(jie)流件,通過(guò)導🚶‍♀️壓管引(yǐn)入差壓變(biàn)送器測出(chu)節流件上(shang)、下遊的壓(yā)差,根👌據所(suo)測的壓差(chà)經過計算(suàn)即得出流(liú)量的瞬時(shi)值。由于導(dao)壓管内水(shui)的不流動(dong)性,在較寒(hán)冷地區,冬(dōng)天室外安(ān)裝的孔闆(pan)取壓管容(rong)易凍裂(凍(dòng)住),使差壓(yā)儀器無法(fǎ)正常工作(zuo)。測量較🏒髒(zāng)的污水時(shi),孔🔞闆需經(jing)常清洗🌈。如(rú)清洗不及(ji)時,測量精(jing)度🐉降低,取(qǔ)壓管經常(chang)被🈲污物堵(dǔ)死,儀表無(wú)法使用。用(yong)孔闆的方(fang)式測流量(liàng)時還有壓(yā)力損失大(dà)、維護量⭐大(dà)等缺點。
　　根(gen)據工業污(wū)水具有流(liú)量變化大(da)、雜質、腐蝕(shi)性小、有一(yī)定✍️的導電(diàn)能力等特(tè)性,在測量(liang)工業污水(shui)的流量👣時(shí),電✍️磁流量(liang)計是一個(gè)很好的選(xuan)擇。可選用(yong)氯丁橡膠(jiāo)襯裏,含钼(mù)不鏽鋼(OCr18Ni12Mo2Ti)電(dian)極的電磁(cí)流量計,即(ji)可滿足工(gōng)業污水流(liú)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(yīn)素,如:管道(dao)、口徑大小(xiǎo)、形狀🏃🏻(圓形(xing)、矩形)、介質(zhi)的物性(溫(wen)度、壓力、密(mi)度、粘度、髒(zāng)污性、腐蝕(shí)性等),流體(tǐ)的☔流動狀(zhuang)态(紊流狀(zhuàng)态、速度分(fen)布等),以及(jí)安裝條件(jian)與水😄平的(de)影響。而且(qiě)工業污水(shuǐ)的狀态(流(liú)态、流速等(deng))時刻在變(biàn)化💔,如果選(xuǎn)擇流量計(ji)不🔱合适,将(jiāng)使測💔量結(jié)果出現很(hěn)大的偏差(chà)。經過理論(lun)和🏃實踐的(de)檢驗,電磁(ci)流量計在(zài)污水流量(liàng)測量中有(you)着很大的(de)優勢,目前(qian)應用得越(yuè)來越廣泛(fan)。

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