【摘要(yào)】介紹了(le)新型電(diàn)磁流量(liang)計 的工(gōng)作原理(li)和系統(tong)組成。并(bing)結合污(wu)水處理(lǐ)工藝将(jiāng)電💯磁流(liú)量計與(yu)其他流(liu)量計進(jin)行分析(xi)比較,從(cóng)理論和(hé)實踐上(shàng)闡述電(diàn)磁💜流量(liang)🐅計在工(gong)業污水(shuǐ)處理環(huán)節流量(liàng)測量的(de)優勢。
1電(dian)磁流量(liang)計工作(zuò)原理和(hé)測量系(xi)統組成(chéng)
1.1工作原(yuan)理
　　電磁(ci)流量計(jì)的工作(zuo)原理是(shì)基于法(fa)拉第電(diàn)磁感應(ying)定🌈律。被(bèi)測🆚介質(zhì)垂直于(yu)磁力線(xian)方向流(liú)動,因而(ér)在與介(jie)質流動(dòng)和磁力(li)線都垂(chui)直的方(fāng)向上産(chǎn)生一感(gan)應電動(dong)勢Ex,
Ex=BDv×10-4
式中(zhong):B爲磁感(gǎn)應強度(du),T;D爲兩電(dian)極間的(de)距離,mm;
v爲(wei)被測介(jiè)質的平(píng)均流速(sù),m/s;Ex爲電動(dòng)勢,V.
被測(ce)介質的(de)流量Q與(yu)d和v有關(guan)

式中:Q爲(wèi)被測介(jie)質的流(liú)量,m3/s;v爲被(bei)測介質(zhì)的平均(jun1)流速,m/s;d爲(wèi)流量計(jì)的通流(liu)截面直(zhi)徑,m;A爲流(liu)量計的(de)有效作(zuò)用面積(ji),m2.
由上式(shi)得:
Ex=BDQ×10-4/A
當磁(cí)場強度(dù)B與兩極(jí)間距離(lí)D一定時(shí),則:
Ex=K°Q
K=BD×10-4/A=常數(shù)
　　由此可(ke)見,感應(ying)電動勢(shi)Ex與被測(cè)介質流(liu)量Q成正(zheng)比。流量(liàng)Q不受流(liu)體的溫(wen)度、壓力(lì)、密度、電(dian)導率變(biàn)化的影(yǐng)響☀️,具有(you)很大的(de)優越性(xìng)🈲。測量系(xi)統的變(bian)送器輸(shū)出Ex是一(yi)👈個微弱(ruo)的交變(biàn)信号,其(qí)中包含(hán)各種幹(gàn)☔擾成分(fèn),且信号(hao)内阻變(biàn)化高達(dá)幾萬歐(ōu)姆,因此(ci)要求轉(zhuan)換器是(shi)一個高(gao)輸入阻(zu)抗,且能(néng)抑制🤞各(ge)種幹擾(rao)成分的(de)交流毫(háo)♍伏轉換(huàn)器。将感(gan)應電動(dòng)勢轉換(huan)㊙️成4～20mADC的統(tong)一信号(hao)。轉換器(qì)有高輸(shū)入阻抗(kàng)✊差動放(fàng)大器、主(zhǔ)放大器(qi)、正交幹(gàn)擾抑制(zhì)器、相敏(mǐn)檢波器(qì)、直流放(fàng)大器、霍(huò)爾乘法(fǎ)器等組(zu)成,最後(hou)輸⛱️出電(dian)流爲:
Io=K°Q(mA)
式(shi)中:K爲儀(yí)表常數(shu);Q爲被測(ce)流量。
2.2測(cè)量系統(tong)的組成(cheng)
　　電磁流(liu)量計經(jing)曆了直(zhí)流勵磁(cí)、工頻交(jiāo)流勵磁(cí)、低頻💰矩(ju)形波🐇勵(lì)磁等階(jie)段。70、80年代(dai)國内使(shǐ)用較多(duo)的工頻(pin)交流勵(li)♌磁因存(cun)在電磁(ci)感應、靜(jìng)電耦合(hé)等難以(yǐ)消除的(de)工頻幹(gan)擾,零點(dian)穩定性(xing)差、可靠(kao)性差等(deng)缺點已(yǐ)較少采(cai)用。目前(qián)選型設(she)計時采(cǎi)用低頻(pin)幹擾(1/4～1/32)矩(jǔ)形波勵(lì)磁🈚,它改(gai)變了工(gong)♋頻幹擾(rao)的形态(tai)特征,利(lì)用工頻(pín)同步采(cǎi)樣、動态(tài)校零等(děng)技術提(tí)高了抗(kang)幹擾能(néng)力和零(líng)🤟點穩定(dìng)性。對于(yu)像工業(ye)污水一(yi)🐉樣電導(dǎo)率較低(dī)的對象(xiang),宜采🐕用(yòng)有雙頻(pín)矩形波(bō)(高頻爲(wèi)75Hz的矩形(xing)波,外包(bāo)絡是1/8工(gong)♍頻的矩(jǔ)形㊙️波)勵(lì)磁技術(shu)🤞的産品(pǐn)。
　　測量系(xì)統由測(cè)量管路(lu)、勵磁線(xian)圈、測量(liàng)電極、信(xìn)号轉換(huàn)器☎️等組(zǔ)㊙️成。它的(de)勵磁方(fāng)式與傳(chuán)統的直(zhí)流勵磁(ci)方式和(hé)交流正(zheng)弦波勵(li)🚩磁方✨式(shi)均不同(tóng)。流量計(jì)中的磁(cí)💯場是通(tong)過由信(xin)号轉換(huàn)器供給(gěi)的正、負(fù)交替變(bian)化矩形(xíng)波電流(liu),送到勵(lì)磁✍️線圈(quān)産生的(de),它克服(fú)了直流(liu)勵💜磁方(fang)式易在(zai)電極部(bù)分産生(shēng)極化作(zuò)用,和交(jiāo)流勵磁(ci)由于電(dian)極、流體(ti)🛀、電極形(xíng)成的閉(bi)🔞路及交(jiāo)變磁場(chǎng)的時💃🏻間(jian)變動,引(yǐn)起正比(bǐ)的電磁(cí)感應電(dian)壓。在兩(liang)個檢測(ce)電極之(zhi)間,産生(sheng)正負交(jiao)替變化(hua)的流量(liang)信号電(dian)壓,與矩(ju)形波勵(li)磁電流(liu)的頻率(lü)相等。
　　對(duì)于由磁(cí)場強度(du)變化産(chǎn)生的電(diàn)磁幹擾(rǎo)電壓,采(cai)取把衰(shuai)減時的(de)📞電動勢(shi)做采樣(yàng)處理方(fang)法取出(chu)對應流(liú)量信📞号(hào)。在😍磁場(chang)電流達(dá)到它的(de)穩定值(zhi)時,進行(hang)采樣處(chù)理。因此(ci),通常的(de)幹擾電(diàn)壓都能(neng)被消除(chu)。
　　在測量(liàng)系統中(zhong)還采用(yòng)了智能(neng)化設計(ji)。信号轉(zhuan)換器由(you)5個功🧑🏽‍🤝‍🧑🏻能(néng)塊組成(cheng)。功能塊(kuài)1由輸入(ru)前置放(fàng)大器、高(gāo)分辨率(lǜ)A/D轉換器(qì)和一個(ge)控制和(hé)監視的(de)微處理(lǐ)器(UP01)組成(cheng);功能塊(kuài)♋2是由功(gong)能塊的(de)電子裝(zhuāng)🔆置控制(zhi)的,給流(liu)量計勵(li)磁線圈(quan)周期性(xìng)的産生(shēng)勵磁電(dian)流的裝(zhuāng)置;功能(neng)塊❓3由7位(wèi)LCD液晶顯(xiǎn)示器、EEPROM、KSA集(jí)成電路(lù)、微處理(lǐ)器和3個(gè)爲了輸(shū)入操作(zuo)參數的(de)按鍵組(zǔ)成。由UP01測(cè)定的與(yu)輸入操(cāo)作參數(shu)和校準(zhun)⛱️值有關(guan)的數字(zi)值,經UP02計(jì)算後,其(qí)值通過(guò)科隆🔞公(gōng)司研制(zhi)的KSA作爲(wèi)流量比(bi)例信号(hào),經光電(diàn)耦合器(qì)到輸出(chu)驅🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動器(qi),正負計(jì)數的流(liu)量累積(jī)值和滿(mǎn)刻度🔞範(fan)圍0%～100%的瞬(shùn)時流量(liàng)值可在(zài)7位LCD液晶(jīng)顯示。在(zai)電源故(gù)障停電(diàn)後,最後(hou)🏒的計數(shu)器讀數(shu)✏️可永久(jiǔ)地儲存(cun)在E2PROM中。功(gōng)能塊4把(bǎ)數字信(xin)号轉換(huàn)成4～20mA的電(diàn)流輸出(chū)信号;功(gōng)能塊5能(neng)驅動電(diàn)🈲子計數(shù)器或電(dian)動機械(xiè)計數器(qì)。
3電磁流(liu)量計的(de)應用實(shi)例
　　某冶(yě)煉廠在(zài)生産中(zhong),由于生(shēng)産工藝(yì)的需要(yào),會産生(sheng)💰大♌量🌈的(de)🌈工🤩業污(wū)水,在污(wu)水處理(li)分廠必(bi)須對污(wū)水的👣流(liu)量進行(háng)監控。在(zai)以往的(de)設計中(zhōng),流量儀(yi)表不少(shao)都選用(yong)旋渦流(liu)量計和(he) 孔闆流(liú)量計 。而(ér)實際應(yīng)用中發(fā)現測量(liang)的流量(liang)顯示值(zhí)與實際(ji)流量偏(piān)✍️差較🔴大(da)🔴。究其原(yuán)因,上述(shu)兩種流(liu)量計都(dōu)不能滿(mǎn)足實際(jì)的需要(yao)。
　　 旋渦流(liu)量計 的(de)工作原(yuan)理是在(zài)管道中(zhong)插入一(yī)個旋渦(wo)發生體(tǐ)。當⛱️管道(dao)中的流(liú)體流過(guo)旋渦發(fā)生體時(shí),在旋渦(wō)發生體(ti)的後方(fang)和兩側(ce)會交替(ti)地産生(sheng)有規律(lü)的卡門(men)旋渦列(lie)。理論和(he)實踐證(zhèng)明,旋渦(wo)分離♊頻(pin)率f與管(guan)内流體(ti)流速v成(chéng)正比,其(qi)關系式(shì)爲:
f=K °v/D
式中(zhōng):K爲斯特(tè)勞哈爾(ěr)系數;D爲(wèi)旋渦發(fā)生體迎(ying)流體面(miàn)寬🧡度🐅。
　　因(yīn)此,隻要(yào)設法測(cè)出旋渦(wo)分離頻(pín)率f就可(ke)以知道(dào)流體的(de)流速v,從(cong)而可以(yi)求出流(liú)體的流(liu)量。旋渦(wo)分離頻(pin)率可🏃‍♀️以(yi)用多種(zhǒng)方式測(cè)量,例如(rú)應力式(shì)、差動電(diàn)容式💃等(deng)。
　　從旋渦(wō)流量計(jì)的工作(zuo)原理可(ke)以看出(chu):旋渦流(liu)量計不(bú)宜用🍓于(yú)測✂️污水(shui)的流量(liang)。這是因(yīn)爲在測(cè)量較髒(zang)的流體(tǐ)時,旋渦(wo)發生體(tǐ)的表面(miàn)會有大(da)量的附(fu)着物,會(huì)使旋渦(wo)發生體(ti)🛀🏻迎流體(ti)面寬度(du)D發生變(bian)化,這樣(yàng)就會🔅使(shǐ)得旋渦(wō)分離頻(pín)率減小(xiǎo),使得求(qiú)出的流(liú)體流速(sù)v減🌈小,使(shi)得測量(liang)值比實(shí)際流量(liàng)值小。
　　孔(kǒng)闆流量(liàng)計是早(zao)期大量(liang)使用的(de)一種測(ce)量流量(liang)的計量(liang)裝置。它(ta)的工作(zuo)原理是(shi)在流體(tǐ)管道中(zhong)加入一(yi)孔闆節(jie)流件,通(tong)過導壓(yā)管引入(rù)差壓變(biàn)送器測(cè)出節流(liu)件上、下(xia)遊的壓(yā)差,根據(ju)所測的(de)壓差經(jing)過計算(suan)即得出(chū)流量的(de)瞬時值(zhi)。由于導(dǎo)壓管内(nèi)水的不(bú)流動性(xìng)♋,在較寒(hán)冷地區(qū),冬天室(shi)外安裝(zhuang)的孔闆(pǎn)取壓管(guan)容易🈲凍(dong)裂(凍住(zhu)),使差壓(ya)儀器無(wú)法正🏃🏻常(cháng)工作。測(cè)量較🆚髒(zāng)的☎️污水(shui)時,孔闆(pan)需經常(chang)清洗。如(rú)清洗不(bú)及時,測(cè)量精度(du)降低,取(qǔ)壓管經(jīng)常被污(wū)物堵死(si),儀表無(wú)法使用(yòng)。用孔闆(pan)的方式(shi)測流量(liang)時還🐪有(yǒu)壓力損(sun)失大、維(wei)護量大(da)等🆚缺點(dian)。
　　根據工(gōng)業污水(shui)具有流(liu)量變化(huà)大、雜質(zhì)、腐蝕性(xìng)小、有一(yī)💜定的導(dao)電能力(lì)等特性(xìng),在測量(liang)工業污(wu)水的流(liu)量時,電(diàn)磁流量(liang)計💁是一(yi)個很好(hǎo)的選擇(ze)。可選用(yòng)氯丁橡(xiang)膠襯裏(li),含钼不(bu)鏽鋼(OCr18Ni12Mo2Ti)電(diàn)極的電(dian)磁流量(liang)計,即可(ke)滿足工(gong)業污水(shuǐ)🤞流量測(cè)量的要(yao)求。
4結束(shu)語
　　流量(liang)測量儀(yí)表受到(dào)衆多因(yin)素,如:管(guan)道、口徑(jing)大小、形(xing)🤟狀(圓形(xing)、矩形)、介(jiè)質的物(wu)性(溫度(dù)、壓力、密(mi)度、粘度(dù)、髒污💃🏻性(xing)、腐蝕性(xìng)♊等),流體(tǐ)的♻️流動(dong)狀态(紊(wěn)流狀态(tài)、速度分(fen)布等),以(yi)及安裝(zhuang)條件與(yu)水平的(de)影響。而(er)且工業(ye)污水的(de)🌈狀态(流(liú)态、流速(su)等)時刻(ke)在變化(hua)✌️,如果選(xuǎn)擇流量(liang)計不🔞合(he)适,将使(shǐ)測量結(jie)果出現(xiàn)很大的(de)偏差。經(jīng)過理論(lùn)和實踐(jiàn)的檢驗(yàn),電磁流(liu)量計在(zài)污水流(liú)量測量(liàng)中🈲有着(zhe)很大的(de)優勢,目(mù)前應用(yong)得越來(lai)越廣泛(fàn)。

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