【摘要(yào)】介紹了新(xīn)型電磁流(liú)量計 的工(gōng)作原理和(hé)系統組成(cheng)。并結合污(wu)水處理工(gong)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(shi)踐上闡述(shu)電磁流量(liàng)計在工業(ye)污水處理(li)環節流量(liang)測量的優(yōu)勢。
1電磁流(liu)量計工作(zuò)原理和測(ce)量系統組(zu)成
1.1工作原(yuan)理
　　電磁流(liu)量計的工(gōng)作原理是(shì)基于法拉(la)第電磁感(gan)應📞定律。被(bei)測👣介質垂(chuí)直于磁力(lì)線方向流(liú)動,因而在(zai)與介質流(liú)動和磁力(li)線都垂直(zhí)的方向上(shàng)産生一感(gǎn)應電動勢(shi)Ex,
Ex=BDv×10-4
式中:B爲磁(ci)感應強度(du),T;D爲兩電極(jí)間的距離(lí),mm;
v爲被測介(jie)質的平均(jun1)流速,m/s;Ex爲電(diàn)動勢,V.
被測(cè)介質的流(liu)量Q與d和v有(you)關

式中:Q爲(wei)被測介質(zhi)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(jìng),m;A爲流量計(jì)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(jian),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(liú)體的溫度(du)、壓力、密度(dù)、電導率變(bian)化的影響(xiǎng),具有很大(dà)的優越性(xìng)。測量系統(tǒng)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(han)各種幹擾(rao)成分,且信(xin)🤟号内阻變(bian)化高達幾(ji)👄萬歐姆,因(yin)此要求轉(zhuǎn)換器是一(yi)個高輸入(rù)阻抗,且能(neng)抑制各種(zhǒng)幹擾成分(fèn)的交流毫(hao)♊伏轉換器(qi)。将感應電(diàn)動勢轉換(huan)成4～20mADC的統一(yī)信号。轉換(huàn)器有高輸(shū)入阻抗差(cha)動放大器(qi)、主放大器(qì)、正交幹擾(rǎo)抑制器、相(xiang)敏檢波器(qi)、直流放大(dà)器、霍爾乘(cheng)法器等組(zǔ)成,最後輸(shū)出電流爲(wei):
Io=K°Q(mA)
式中:K爲儀(yi)表常數;Q爲(wei)被測流量(liàng)。
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(lì)磁、低頻矩(ju)⛷️形波🥰勵磁(cí)🚶‍♀️等階段。70、80年(nian)代國内使(shi)用較多的(de)工頻交流(liu)勵磁因存(cun)在電磁感(gǎn)應、靜電耦(ou)合等難以(yi)消除的工(gōng)頻幹🐅擾,零(líng)點穩定性(xing)差、可靠性(xing)差等缺點(dian)已較少采(cai)用。目前🚩選(xuǎn)型設計時(shí)采用低頻(pin)幹擾(1/4～1/32)矩形(xing)波勵磁,它(ta)改變了工(gong)頻幹擾的(de)形态特征(zhēng),利用工頻(pin)同步采🧡樣(yàng)、動态校零(ling)等技術提(ti)高了抗幹(gan)擾能力和(hé)零點穩定(dìng)性。對于像(xiang)工業👉污水(shuǐ)一樣電導(dao)率🔆較低的(de)對象,宜采(cai)用有雙頻(pin)矩形波㊙️(高(gāo)頻爲75Hz的矩(jǔ)形波❄️,外🔴包(bao)絡是1/8工🌍頻(pín)的矩形波(bō))勵磁技術(shù)的産品。
　　測(ce)量系統由(you)測量管路(lu)、勵磁線圈(quān)、測量電極(jí)、信号轉換(huàn)器等🔞組成(cheng)㊙️。它的勵磁(cí)方式與傳(chuán)統的直流(liu)勵磁方式(shì)和交流🔅正(zhèng)弦波勵磁(ci)方式均不(bú)同。流量計(jì)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(song)到勵磁線(xian)圈産生的(de),它克服了(le)直流勵磁(ci)方式易在(zai)電極部分(fen)産🔆生極化(hua)作用,和交(jiao)流勵磁由(you)于電極、流(liú)體、電極形(xing)成的閉路(lù)及交變磁(ci)場的時間(jiān)變動,引起(qi)正比⛹🏻‍♀️的電(diàn)磁感應電(dian)壓。在兩個(gè)檢測電極(jí)之間,産生(shēng)正負交替(ti)變化的流(liu)量信💜号電(diàn)壓,與矩形(xing)波勵磁電(dian)流的頻率(lü)相等。
　　對于(yu)由磁場強(qiang)度變化産(chan)生的電磁(cí)幹擾電壓(ya),采取把衰(shuai)減時的電(diàn)動勢做采(cai)樣處理方(fāng)法取出對(duì)應流量信(xin)㊙️号。在磁場(chǎng)電流達到(dao)它的穩定(ding)值時,進行(háng)采樣處理(lǐ)。因此,通常(chang)的幹擾電(dian)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(zu)成。功能塊(kuai)1由輸入前(qián)置放大器(qi)、高分辨率(lǜ)✏️A/D轉換器和(hé)一個控制(zhi)⭕和監視的(de)微處理器(qi)(UP01)組成;功能(neng)塊2是由功(gōng)能塊的電(dian)子裝置控(kòng)制的,給流(liú)量計勵磁(ci)線圈周期(qī)性的産生(shēng)勵磁電流(liu)的裝置;功(gōng)能塊💋3由7位(wei)LCD液晶顯示(shì)器、EEPROM、KSA集成電(diàn)路、微處理(li)器和3個爲(wei)了輸入操(cao)作參數的(de)按鍵組成(chéng)。由UP01測定的(de)與輸入操(cao)作參數和(hé)校準值有(yǒu)關🈚的數字(zì)值,經UP02計算(suan)後,其值通(tōng)過科隆公(gōng)司研制的(de)KSA作爲流量(liang)比例信号(hao),經光🔴電耦(ou)合器到輸(shu)出驅動器(qì),正負計數(shù)的流🈲量累(lèi)積值和滿(man)🔴刻度範圍(wéi)0%～100%的瞬時流(liu)量值可在(zai)7位LCD液晶顯(xiǎn)示。在電源(yuán)故障👉停電(diàn)後,最後的(de)計數器讀(du)數可永久(jiu)地儲存在(zài)E2PROM中。功⭐能塊(kuài)❌4把數字信(xìn)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(cí)流量計的(de)應用實例(li)
　　某冶煉廠(chang)在生産中(zhōng),由于生産(chǎn)工藝的需(xū)要,會産生(sheng)💰大量的工(gong)業污水,在(zai)污水處理(lǐ)分廠必須(xu)對污水的(de)流量進行(hang)監控✂️。在以(yi)往的設計(ji)中,流量儀(yi)表不少都(dou)選用旋渦(wo)流量計和(he) 孔闆流量(liàng)計 。而實際(ji)應用中發(fa)現測量的(de)流量顯示(shi)值與實際(jì)流量偏差(chà)較大❗。究其(qi)原因,上述(shù)兩種流量(liàng)計都不能(neng)滿足實際(ji)的需要。
　　 旋(xuan)渦流量計(ji) 的工作原(yuán)理是在管(guan)道中插入(ru)一個旋渦(wō)發生體。當(dang)管道⚽中的(de)流體流過(guo)旋渦發生(sheng)體時,在旋(xuán)渦發生體(tǐ)🐪的後‼️方和(he)兩側🛀會交(jiāo)🌏替地産生(sheng)有規律的(de)卡門旋渦(wō)💋列。理論和(he)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(wèi)斯特勞哈(ha)爾系數;D爲(wèi)旋渦發生(sheng)體迎流體(ti)面寬度。
　　因(yīn)此,隻要設(she)法測出旋(xuan)渦分離頻(pin)率f就可以(yi)知道流體(ti)❄️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(ce)量,例如應(yīng)力式、差動(dong)電容式等(děng)。
　　從旋渦流(liu)量計的工(gong)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(shi)因爲在測(ce)量較髒的(de)流體時,旋(xuan)渦發㊙️生體(tǐ)的表面會(hui)有大量的(de)附着物,會(huì)🌐使旋渦發(fa)生體迎流(liú)體♊面寬度(du)D發生變化(hua),這樣就會(huì)使得旋渦(wo)分離頻率(lü)減小,使得(dé)求出的流(liú)體流速v減(jian)❤️小,使得測(ce)量值比實(shi)際流👌量值(zhi)小。
　　孔闆流(liú)量計是早(zǎo)期大量使(shi)用的一種(zhong)測量流量(liàng)的計量🌈裝(zhuang)置。它的工(gōng)作原理是(shì)在流體管(guan)道中加入(rù)一孔闆節(jie)流件,通過(guo)導壓管引(yǐn)入差壓變(bian)送器測出(chū)節🔞流件上(shang)⭕、下遊的壓(yā)差,根據所(suǒ)測🍓的壓差(chà)經過計算(suàn)即得出流(liú)量的瞬時(shí)值。由于導(dao)壓管内水(shuǐ)的⛱️不流動(dòng)性🌈,在較寒(han)冷地區,冬(dōng)天室外安(ān)裝的孔闆(pan)❌取壓管容(róng)易🏃凍裂(凍(dòng)住),使差壓(yā)儀器無法(fǎ)正常工作(zuo)。測量較🈲髒(zang)的污水時(shí),孔闆需經(jīng)常清洗。如(ru)清洗不及(ji)時,測量精(jīng)度降低,取(qu)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(liang)時還有壓(yā)力損失大(dà)、維護量大(da)等缺點。
　　根(gēn)據工業污(wu)水具有流(liú)量變化大(dà)、雜質、腐蝕(shi)性小、有一(yī)定📧的導🤩電(dian)能力等特(te)性,在測量(liàng)工業污水(shuǐ)的流量🛀🏻時(shi),電磁流量(liang)計是一個(ge)很🤩好的選(xuǎn)擇。可選用(yong)氯丁橡膠(jiāo)襯裏❌,含钼(mù)不鏽鋼(OCr18Ni12Mo2Ti)電(diàn)極的電磁(ci)流量計,即(jí)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(cè)量儀表受(shou)到衆多因(yīn)素,如:管道(dao)、口徑大小(xiao)、形狀(圓形(xíng)、矩形)、介質(zhì)的物性(溫(wēn)度、壓力、密(mi)度、粘度、髒(zang)污性、腐蝕(shí)性等),流體(tǐ)的流動狀(zhuàng)态(紊流狀(zhuàng)态、速度分(fen)布等),以及(ji)安裝條件(jiàn)與水平的(de)影響。而且(qiě)工業污水(shui)的⛷️狀态(流(liú)态、流速等(děng))時刻在變(bian)化📐,如果選(xuan)擇流量計(ji)不合适,将(jiang)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(cí)流量計在(zai)污水流量(liàng)測量中有(yǒu)着很大的(de)優勢,目前(qián)應用得越(yue)來越廣泛(fàn)。

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