1 引 言

      在自來水行業(yè)中，流量的測量非常重要，自來水廠的取水、加藥和供水的流量進(jìn)行測量，可以為經(jīng)濟(jì)核算和水處理系統(tǒng)的診斷提供依據(jù)，從而達(dá)到有效地進(jìn)行制水的操作與控制。而電磁流量計(jì)以其反應(yīng)速度快、精度高、穩(wěn)定性能好、壓力損失小，被廣泛應(yīng)用于水廠中。下面結(jié)合我公司實(shí)際，對電磁流量計(jì)進(jìn)行分析。

      我們安裝使用的電磁流量計(jì)是Endress&Hauser的Promag 30流量計(jì)。

      2 電磁流量計(jì)的分析

      2.1 測量原理

      電磁流量計(jì)由傳感器和變送器兩部分組成。被測流量經(jīng)傳感器交換成感應(yīng)電勢，然后再由變送器轉(zhuǎn)換成（4~20）mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，以便進(jìn)行指示、記錄。

      由于感應(yīng)電勢與流量具有線性關(guān)系，在管道兩側(cè)各插入一根電極，便可以引出感應(yīng)電勢。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知道，流量的基本公式：

感應(yīng)電勢    E＝BD_v X 10^-8     （1）

      E -- 感應(yīng)電勢；B -- 磁感應(yīng)強(qiáng)度；D -- 管道直徑;v -- 垂直于磁力線方向的液體速度。

流量 Q＝πD²v/4                  （2）

      變送器的工作原理如圖1示。

      整個(gè)變送部分是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，感應(yīng)電勢E與反饋電壓V進(jìn)行比較后，得一差值信號(hào)ε作為前置放大器的輸入信號(hào)，經(jīng)放大器（包括前置放大器A₁ 、主放大器A₂ 、相敏整流器A₃和功率放大器A₄）后，得到4~20mA的直流輸出電流I。反饋信號(hào)經(jīng)反饋放大器（包括線圈K₁ 、霍爾乘法器和電位器分壓V_z）后，反饋到變送器的輸入端，形成閉環(huán)系統(tǒng)。正交干擾抑制器是作為主放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)，將正交干擾信號(hào)反饋到主放大器的輸入端，以再次削弱正交干擾的影響。

      由上述可知，主通道的傳遞系數(shù)為：

A=A₁A₂A₃A₄                                   （3）

      反饋通道的傳遞系數(shù)：

β＝R_HK₁K₂BK_Z                                （4）

      由上兩式可得：

I＝E/（R_HK₁K₂BK_Z ）                        （5）

      根據(jù)（1）（2）（5）式可知：

I＝4 X 10^-8 Q/（R_HK₁K₂K_ZπD ）        （6）

      式中4 X 10^-8 /（R_HK₁K₂K_ZπD）為一常數(shù)。由式⑥可以看出，由于在電磁流量計(jì)的變送部分采用了負(fù)反饋系統(tǒng)，不僅提高了轉(zhuǎn)換部分的穩(wěn)定性，而且還可以克服電源波動(dòng)的影響。

      2.2 電磁流量計(jì)的選擇

      由于電磁流量計(jì)具有以下特點(diǎn)：

      （a）結(jié)構(gòu)簡單，無活動(dòng)部件，使用可靠；
      （b）壓力損失小；
      （c）測量精度不受被測介質(zhì)壓力、密度、粘度等物理參數(shù)的變化的影響。精度對流速分布的變化不敏感；
      （d）小于300mm口徑的傳感器采用內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)，緊湊合理，簡單可靠，使用壽命長；
      （e）大于300mm口徑的傳感器采用整體澆注，使測量管和殼體合為一體，防潮、防水性好，適宜地下或潮濕環(huán)境安裝使用；
      （f）安裝使用方便，對前置直管段要求低。

      結(jié)合工藝生產(chǎn)要求和價(jià)格兩面考慮，我公司選擇Endress&Hauser的Promag 30電磁流量計(jì)安裝于送水泵房，用于計(jì)量送水流量。

      2.3 安裝、使用中應(yīng)注意的問題

      （a）傳感器的安裝位置，要選擇在任何時(shí)候測量導(dǎo)管內(nèi)都能充滿液體，最好是垂直安裝，以便減少由于液體流過在電極上出現(xiàn)氣泡，造成誤差。如圖2示。

      （b）電磁流量計(jì)的信號(hào)比較微弱，在滿量程時(shí)，只有2.5~8mV，流量很小時(shí)輸出僅有幾微伏，外界略有干擾就能影響測量的精度。因此，傳感器與變送器的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管都要接地。并要求單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)。
      （c）變送器的安裝地點(diǎn)要遠(yuǎn)離一切大功率的磁源，不能有振動(dòng)。
      （d）安裝時(shí)若前后都有彎頭時(shí)，進(jìn)管長度L₁必須大于管徑DN的3至5倍，出管長度L₂必須大于管徑DN的2倍，如圖3示。

      （e）變送器和二次儀表必須使用同一相線，否則由于檢測信號(hào)與反饋信號(hào)相位差120°，使儀表不能正常工作。

      2.4 運(yùn)行期的故障

      流量計(jì)使用一段時(shí)間后，常見的故障原因有：由于在管內(nèi)壁會(huì)沉積垢層，雷電擊及環(huán)境條件的變化，從而會(huì)影響測量精度。因此，在使用中必須注意維護(hù)。對于內(nèi)壁沉積垢層可以鏟刷清潔傳感器探頭，儀表即可恢復(fù)正常；對于雷電擊可以加強(qiáng)防雷設(shè)施，減少雷電對儀表的損壞；對于環(huán)境條件的變化可以采用抗干擾措施，可獲得滿意的測量結(jié)果。

      3 結(jié)束語

      電磁流量計(jì)在我公司投人使用幾年來，計(jì)量準(zhǔn)確可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，為水廠計(jì)算回收率，提高經(jīng)濟(jì)效益起到了很重要的作用，是自來水廠實(shí)現(xiàn)流量測量的很好選擇。本文分析的電磁流量計(jì)的檢測原理、安裝、選擇、故障處理等，作為本人的一心得向大家作介紹。

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