電磁流量計(jì)在供水行業(yè)中的應(yīng)用

1 前言

    近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)供水行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平不斷提高以及貿(mào)易結(jié)算計(jì)量的要求，電磁流量計(jì)得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用和推廣。

2 基本原理

     根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)(見(jiàn)圖)，其感應(yīng)電勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、流體做切割磁力線強(qiáng)度等因素成正比。

電勢(shì)由下式給出：

流量流體時(shí)，流體流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，導(dǎo)電性液體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速或單位體積流量成正比的電壓，因此只要被測(cè)的流體具有最低限度的電導(dǎo)率，其感應(yīng)電壓信號(hào)通過(guò)兩個(gè)與液體直接接觸的電極檢出，并通過(guò)電纜傳送到放大器，然后，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的輸出信號(hào)。

3 主要技術(shù)特點(diǎn)和使用安裝要求

3.1 電磁流量計(jì)的主要技術(shù)特點(diǎn)

① 由于測(cè)量結(jié)果與液體的壓力、溫度、電導(dǎo)率等物理參數(shù)無(wú)關(guān)，所以測(cè)量精確度高、工作可靠。

② 測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻流件，因此無(wú)附加壓力損失，即對(duì)自來(lái)水測(cè)量無(wú)附加水頭損失。

③ 只有管道和電極與被測(cè)液體接觸，因此，只要合理選擇電極材料，即可達(dá)到耐腐蝕、耐磨損的要求。具有使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)要求低的特點(diǎn)。

④ 可以測(cè)定正、反方向流體的流量。

⑤ 輸出信號(hào)方式比較靈活。有脈沖、電流、頻率等方式。

3.2 電磁流量計(jì)的使用和安裝要求

 ① 電磁流量計(jì)的上游管道至少有5倍管徑長(zhǎng)度的直管段，它的下游至少有3倍管徑長(zhǎng)度的直管段。在條件允許的情況下，放寬流量計(jì)前置直管道長(zhǎng)度在10倍管徑以上。

 ② 在電磁流量計(jì)的安裝中，傳感器接地環(huán)要可靠地接地，接地電阻要不大于l OΩ。

 ③ 要在使用環(huán)境的選擇中注意避免外部的電磁干擾，特別是避免工頻電磁場(chǎng)的干擾。

 ④ 對(duì)流量計(jì)上游管道中在前置距離外安裝閥門(mén)，特別是蝶閥或直角彎管等嚴(yán)重影響流態(tài)特性的場(chǎng)合，最好在流量計(jì)上游5～10倍管徑的直管內(nèi)安裝整流器，以達(dá)到穩(wěn)定水流流態(tài)，提高計(jì)量準(zhǔn)確度的目的。

 4 電磁流量計(jì)在供水行業(yè)安裝配置及使用情況

        基于電磁流量計(jì)的測(cè)量原理及測(cè)量特點(diǎn)，目前已成為供水行業(yè)廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。從1989年使用第一臺(tái)電磁流量計(jì)以來(lái)，到目前為止，上海市自來(lái)水公司使用了上海光華愛(ài)而美特公司的電磁流量計(jì)總計(jì)400余臺(tái)，直徑從DN15～DN3000不等，主要用于水廠原水的貿(mào)易計(jì)量、加礬計(jì)量、反沖洗水量計(jì)量、出水泵房單管計(jì)量、廠用水計(jì)量以及出廠水總管貿(mào)易計(jì)量。還有區(qū)域公司的管網(wǎng)連接邊界用于相互饋水的貿(mào)易計(jì)量。由于水質(zhì)腐蝕性和磨損性都不強(qiáng)，除了原水選用刮刀式電極和加礬計(jì)量選用白金電極外，一般選用橡膠襯里和不銹鋼電極即達(dá)到測(cè)量要求。

 5 電磁流量計(jì)在線校驗(yàn)方法

        電磁流量計(jì)出廠時(shí)其精確度已經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定。但一旦使用于現(xiàn)場(chǎng)，由于受環(huán)境條件、流體特性以及儀表本身如元器件損壞等原因引起儀表運(yùn)行故障等情況，對(duì)于首次安裝投運(yùn)前或長(zhǎng)期使用后的流量計(jì)有必要進(jìn)行一次常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。由于電磁流量計(jì)的傳感器安裝在供水管道中，難以拆下送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢查，而目前在流量計(jì)量范圍內(nèi)，國(guó)家和地方對(duì)大口徑流量計(jì)尚未有現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行在線檢驗(yàn)的規(guī)程和其它法規(guī)文件。為了保證電磁流量計(jì)在首次安裝、故障修復(fù)以及長(zhǎng)期使用后的精度和可靠性，而又不影響自來(lái)水的日常供應(yīng)，我公司1995年制訂了《電磁流量計(jì)檢驗(yàn)規(guī)程》作為本企業(yè)內(nèi)部計(jì)量管理標(biāo)準(zhǔn)的一部分，經(jīng)過(guò)幾年的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，摸索經(jīng)驗(yàn)，不斷完善，在1998年我公司進(jìn)行IS09002質(zhì)量管理評(píng)審中獲得通過(guò)，并已在市原水及各區(qū)域公司各水廠中推廣應(yīng)用。

5. 1 校驗(yàn)的主要內(nèi)容

① 對(duì)電磁流量計(jì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行安全絕緣測(cè)試，應(yīng)大于20MΩ。

② 對(duì)電磁流量計(jì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行銅電阻測(cè)試，應(yīng)與原出廠值相同(環(huán)境溫度相同時(shí))。

③ 對(duì)電磁流量計(jì)傳感器電極對(duì)地電阻進(jìn)行測(cè)試，若電阻值在2一20kf之間，并伴有充放電現(xiàn)象，兩只電極的電阻相近，則認(rèn)為好的。

④ 對(duì)電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器勵(lì)磁電流進(jìn)行測(cè)試，觀察其輸出與轉(zhuǎn)換器原電流的值，誤差不超過(guò)士0. 25mA o

⑤ 對(duì)電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器模擬量輸出及頻率輸出進(jìn)行測(cè)試，觀察其線性變化情況，并計(jì)算其最大線性誤差，應(yīng)不超過(guò)士0.5%。.

⑥ 對(duì)DN 1200mm以上的電磁流量計(jì)，應(yīng)測(cè)試推動(dòng)級(jí)NB，電流誤差不超過(guò)12mA。

5.2 在線測(cè)試情況分析

       以2001年南市水廠周期檢驗(yàn)為例，共檢驗(yàn)28臺(tái)，其中有出廠水計(jì)量、加礬計(jì)量、原水進(jìn)水計(jì)量等。從傳感器一部份測(cè)試情況看:編號(hào)為71620-418, 63325-956的電磁流量計(jì)勵(lì)磁線圈絕緣電阻分別為3MΩ, 0. 5MΩ，小于20MΩl，經(jīng)仔細(xì)分析檢查，原來(lái)在開(kāi)挖過(guò)程中，由于施工不當(dāng)，將勵(lì)磁電纜絕緣損壞。解決辦法是更換損壞的勵(lì)磁電纜，使傳感器恢復(fù)正常絕緣值，其余均符合安全性要求;電極對(duì)地電阻對(duì)稱(chēng)性較好，并伴有沖放電現(xiàn)象;勵(lì)磁電流其輸出與轉(zhuǎn)換器原電流標(biāo)稱(chēng)值相符，其誤差不超過(guò)士0. 25mA。

      從轉(zhuǎn)換器測(cè)試情況看:編號(hào)為81141-413,81139-413電磁流量計(jì)電流輸出最大誤差超過(guò)0.5%，與生產(chǎn)廠聯(lián)系，由生產(chǎn)廠家進(jìn)行維修解決。

通過(guò)對(duì)電磁流量計(jì)在線檢驗(yàn)，我們可以及時(shí)正確地發(fā)現(xiàn)電磁流量計(jì)是否存在故障或隱患，為保證電磁流量計(jì)的正確計(jì)量提供了可靠的依據(jù)和保障，有利于今后更好地管理好、使用好電磁流量計(jì)。

6 使用過(guò)程中存在的難點(diǎn)、故障以及解決辦法

        電磁流量計(jì)具有較高的穩(wěn)定性，儀表設(shè)備本身一般很少發(fā)生故障。但是由于環(huán)境條件的變化或安裝工況條件所限，也發(fā)生了一些問(wèn)題或故障，應(yīng)該加以解決或避免，主要表現(xiàn)為以下幾種情況:

① 沒(méi)有滿足流量計(jì)的安裝條件，電磁流量計(jì)對(duì)管道的直管段要求較高，在新建水廠設(shè)計(jì)時(shí)可以盡量滿足，而對(duì)老水廠改造或加裝來(lái)說(shuō)，以上條件就變得幾乎苛刻。由此影響了測(cè)量穩(wěn)定性。其解決方法為加裝整流管以改善流動(dòng)特性。

② 被測(cè)水的流速過(guò)低，由此影響測(cè)量的精度。特別是在一些區(qū)域邊界安裝的流量計(jì)，由于處于區(qū)域公司管網(wǎng)末梢，壓差小而造成流速過(guò)低。其解決辦法是盡量開(kāi)啟邊界兩邊閥門(mén)。

③ 管道水中有氣，造成測(cè)量波動(dòng)大影響穩(wěn)定性。其解決辦法要設(shè)法找到氣的來(lái)源并加以解決，必要時(shí)在管道中加裝排氣閥。

④ 安裝在原水管道中流量計(jì)的傳感器電極表面被淤泥沉積污染，影響測(cè)量。其解決方法為選用刮刀式電極，并定期進(jìn)行維護(hù)清洗。

⑤ 雷擊造成電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器損壞，以致無(wú)法測(cè)量。其解決辦法為在轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸人端、勵(lì)磁電流輸人端和工作電源端分別加裝相應(yīng)的避雷器。

⑥ 電磁流量計(jì)人口管道中異物堆積，造成被測(cè)水體流動(dòng)特性突變由此影響測(cè)量精度造成較大的誤差。其解決方法為及時(shí)清除管道中堆積的異物。

7 結(jié)束語(yǔ)

        總之，電磁流量計(jì)所具有的測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好和適用范圍廣的特點(diǎn)，為水廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和公平貿(mào)易計(jì)量提供了有力的技術(shù)保證，發(fā)揮巨大的作用。今后，隨著技術(shù)、應(yīng)用和性價(jià)比的不斷完善提高，電磁流量計(jì)必將在供水行業(yè)中取得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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