【摘要(yào)】介紹了新型電(dian)磁流量計 的工(gong)作原理和系統(tong)組成。并結合污(wū)水處理工藝将(jiang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻電磁流量計與(yu)其他流量計進(jin)行分析比較,從(cong)理論和實踐上(shàng)闡述電磁流量(liàng)🐕計在工業污水(shui)處理環節流量(liàng)測量的優勢。
1電(diàn)磁流量計工作(zuo)原理和測量系(xi)統組成
1.1工作原(yuan)理
　　電磁流量計(ji)的工作原理是(shì)基于法拉第電(diàn)磁感應定律。被(bèi)測介質垂直于(yú)磁力線方向流(liú)動,因而在與介(jiè)質流動和磁力(li)線都垂直的方(fang)向上産生一感(gǎn)應電動勢Ex,
Ex=BDv×10-4
式中(zhong):B爲磁感應強度(du),T;D爲兩電極間的(de)距離,mm;
v爲被測介(jie)質的平均流速(su),m/s;Ex爲電動勢,V.
被測(ce)介質的流量Q與(yu)d和v有關

式中:Q爲(wei)被測介質的流(liú)量,m3/s;v爲被測介質(zhi)的平均流速,m/s;d爲(wèi)流量🎯計的通流(liú)截面直徑,m;A爲流(liú)量計的有效作(zuò)用面積,m2.
由上式(shì)得:
Ex=BDQ×10-4/A
當磁場強度(dù)B與兩極間距離(lí)D一定時,則:
Ex=K°Q
K=BD×10-4/A=常數(shù)
　　由此可見,感應(ying)電動勢Ex與被測(ce)介質流量Q成正(zhèng)比。流量Q不受流(liu)🍉體的溫度、壓力(li)、密度、電導率變(biàn)化的影響,具有(yǒu)🧡很大的優越性(xing)。測量系統的變(bian)送器輸出Ex是一(yī)個微弱🔞的交變(bian)🤟信号,其中包含(hán)各種幹㊙️擾成分(fen),且信号内阻變(biàn)化高達幾萬歐(ōu)姆,因此要求轉(zhuan)換器是一✊個高(gāo)輸入阻抗,且能(neng)抑制各種幹擾(rǎo)成分的交流毫(háo)伏轉換器。将感(gan)應電動勢轉換(huàn)成4～20mADC的統一信号(hào)。轉換器有高輸(shū)入阻抗㊙️差動放(fàng)大器、主放大器(qì)、正交幹擾抑制(zhì)器、相敏檢波器(qi)👌、直流放大器、霍(huò)爾✨乘法器等組(zǔ)成,最後輸🌈出電(diàn)流爲:
Io=K°Q(mA)
式中:K爲儀(yi)表常數;Q爲被測(ce)流量。
2.2測量系統(tong)的組成
　　電磁流(liu)量計經曆了直(zhí)流勵磁、工頻交(jiāo)流勵磁、低頻♈矩(jǔ)形波🚶‍♀️勵磁等階(jiē)段。70、80年代國内使(shǐ)用較多的工頻(pin)交流勵磁因存(cún)在電磁感應、靜(jìng)電耦合等難以(yǐ)消除的♌工頻幹(gan)擾,零點穩定性(xing)差、可靠性差等(děng)缺點已較少采(cai)用。目前選型設(shè)計時采用低頻(pin)幹擾(1/4～1/32)矩形波勵(li)磁♈,它改變了工(gōng)頻幹擾的形态(tai)特征,利用工頻(pin)同步采樣、動态(tai)校零📧等🚶技術提(tí)高了抗幹擾能(neng)力和零💁點穩💃定(ding)性。對于像工業(yè)污水一樣電導(dǎo)率較低的對象(xiang),宜采用有雙頻(pin)矩形波(高頻爲(wèi)75Hz的矩形波,外包(bao)絡是1/8工頻的矩(jǔ)形波)勵磁技術(shù)的産品。
　　測量系(xì)統由測量管路(lù)、勵磁線圈、測量(liàng)電極、信号轉換(huan)器等組成。它的(de)勵磁方式與傳(chuán)統的直流勵磁(cí)方式和交流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼正(zhèng)弦波勵磁方式(shi)均不同。流量計(ji)中的磁場是通(tōng)💋過由信号轉換(huàn)器供給的正、負(fù)交替變化矩形(xing)波電流,送到勵(lì)磁線圈産生的(de),它克服了直流(liú)勵📞磁方式易在(zai)⛹🏻‍♀️電極部分産生(sheng)極化作用,和交(jiao)流勵磁由于電(dian)極、流✌️體、電極形(xing)成的閉路及交(jiāo)變磁場的時間(jian)變動,引起正比(bi)的電磁感應電(dian)壓🔞。在兩個檢測(cè)電極之間,産生(shēng)正負交替變化(hua)的流量信号電(dian)壓,與矩❌形波勵(lì)磁電流的頻率(lǜ)💛相等。
　　對于由磁(ci)場強度變化産(chǎn)生的電磁幹擾(rǎo)電壓,采取把衰(shuai)減時的電動勢(shì)做采樣處理方(fang)法取出對應流(liú)量信♻️号。在磁場(chǎng)🐆電流達到它的(de)穩定值時,進行(háng)采樣處理。因此(ci),通常👌的幹擾⁉️電(dian)壓都能被消除(chu)。
　　在測量系統中(zhōng)還采用了智能(néng)化設計。信号轉(zhuan)換器由🈲5個功能(néng)塊組成。功能塊(kuài)1由輸入前置放(fang)大器、高分辨率(lü)A/D轉換👅器和一個(gè)控制和監視的(de)微處理器(UP01)組成(chéng);功能塊2是由功(gong)能塊的電子裝(zhuāng)置控制的,給流(liú)量計勵磁線圈(quān)周期性的産生(shēng)勵磁電流的裝(zhuang)置;功能塊3由7位(wèi)LCD液晶顯示器、EEPROM、KSA集(ji)成電路、微處理(li)器和3個爲了輸(shu)入操作參數的(de)按鍵組成。由UP01測(cè)定的與輸入操(cao)作參🌈數和校準(zhun)值有關的數字(zi)值,經UP02計算後,其(qi)值通過科隆公(gōng)司研制的KSA作爲(wèi)🌏流量比例信号(hào),經光🏃🏻電耦合器(qi)到輸出驅動器(qi),正負計數的流(liú)量累積值和滿(man)刻度☔範圍0%～100%的瞬(shùn)時流量值可在(zai)7位LCD液晶顯示。在(zài)電源故障㊙️停電(dian)後,最後的計數(shu)器讀㊙️數可永久(jiu)地儲存在E2PROM中。功(gong)♊能塊4把數字信(xìn)号轉換成4～20mA的電(dian)流輸出信号;功(gōng)能塊5能驅動電(diàn)子計數器或電(diàn)動機械⛹🏻‍♀️計數⛷️器(qi)。
3電磁流量計的(de)應用實例
　　某冶(yě)煉廠在生産中(zhōng),由于生産工藝(yi)的需要,會産生(shēng)大🌈量的❌工業污(wu)水,在污水處理(li)分廠必須對污(wū)水的流量進行(hang)監控。在以往的(de)設計中,流量儀(yí)表不少都選用(yòng)旋渦流量計和(he) 孔闆流量計 。而(er)實際應用中發(fā)現測量的流量(liàng)顯示值與實際(jì)流量偏差較大(dà)。究其原因,上述(shu)兩種流量計都(dou)不能滿足實際(jì)的需要。
　　 旋渦流(liu)量計 的工作原(yuan)理是在管道中(zhong)插入一個旋渦(wo)發生體。當管道(dao)中的🔴流👨‍❤️‍👨體流過(guo)旋渦發生體時(shí),在旋渦發生體(ti)的後方和兩側(cè)🈲會交替地産生(sheng)有規律的卡門(men)旋渦列。理論和(hé)實踐證明,旋渦(wo)分離頻率f與管(guǎn)内流體流速v成(chéng)正比,其關系式(shì)爲:
f=K °v/D
式中:K爲斯特(tè)勞哈爾系數;D爲(wèi)旋渦發生體迎(yíng)流體面寬度。
　　因(yin)此,隻要設法測(cè)出旋渦分離頻(pín)率f就可以知道(dao)流體的流速v,從(cong)而可以求出流(liu)體的流量。旋渦(wō)分離頻率可以(yǐ)用多種方式測(ce)量,例如應力式(shì)、差動電容式等(děng)。
　　從旋渦流量計(jì)的工作原理可(ke)以看出:旋渦流(liu)量計不💯宜用📧于(yú)測污水的流量(liang)。這是因爲在測(cè)量較髒的👄流體(tǐ)時,旋渦發💋生體(ti)的表♍面會有大(dà)量的附着物,會(hui)使旋渦發生體(tǐ)迎流體面寬度(du)D發生變化,這樣(yang)就會使得旋渦(wō)✍️分離頻率減小(xiao),使得求出的流(liu)體流速v減❗小,使(shi)得測量值比實(shi)際流🏃‍♂️量值小。
　　孔(kong)闆流量計是早(zao)期大量使用的(de)一種測量流量(liang)的🚩計量🏃🏻‍♂️裝置。它(tā)的工作原理是(shi)在流體管道中(zhōng)加入一📞孔闆💔節(jiē)流件,通📧過導壓(ya)管😘引入差壓變(biàn)送器測出節流(liu)件上、下遊的🈲壓(ya)差,根🔴據所測😍的(de)壓差經過計算(suàn)即得出流量的(de)瞬時值。由于導(dao)壓管内水的不(bu)流動性,在較寒(han)冷地區,冬天室(shì)外安裝的孔闆(pǎn)取壓管容易凍(dòng)裂(凍住),使差💛壓(ya)儀器無法正常(cháng)工作。測量較髒(zāng)的污水時,孔闆(pan)需經常清洗。如(rú)清洗不及時,測(cè)量精度降低,取(qu)壓管經常被🌈污(wu)物堵死,儀表無(wú)法使用。用孔🌂闆(pǎn)的方式測流量(liàng)時還有壓力損(sǔn)失大、維護量☂️大(da)等缺點。
　　根據工(gōng)業污水具有流(liu)量變化大、雜質(zhì)、腐蝕性小、有💞一(yī)定的導電❗能力(lì)等特性,在測量(liàng)工業污水的流(liú)量時,電🤟磁流♻️量(liang)計☎️是一個很好(hao)的選擇。可選用(yong)氯丁橡膠襯裏(lǐ),含钼不鏽鋼(OCr18Ni12Mo2Ti)電(dian)極的電磁流量(liàng)計,即可滿足工(gong)業污水🛀流量測(ce)量的要求。
4結束(shu)語
　　流量測量儀(yí)表受到衆多因(yīn)素,如:管道、口徑(jing)大小、形狀(圓形(xing)、矩形)、介質的物(wù)性(溫度、壓力、密(mì)度、粘度、髒污💋性(xìng)、腐🐕蝕性✉️等),流體(tǐ)的流動狀态(紊(wen)流狀态、速度分(fen)布等),以及🤞安裝(zhuāng)條件與水平的(de)影響。而且🔱工業(yè)污水的狀态(流(liu)态、流速等)時刻(ke)在變化,如果選(xuǎn)擇流量計不合(he)适,将使測量結(jié)果出現🐉很大的(de)偏差。經過理論(lùn)和💚實踐的檢驗(yan),電磁流量計在(zài)污⭐水流量測量(liàng)中有着很大的(de)優勢,目前應用(yòng)得🛀🏻越來越廣泛(fan)。

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