電磁流量計在供水行業(yè)中的應用

1 前言

近年來(lái)，隨著(zhù)國內供水行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平不斷進(jìn)步以及貿易結算計量的要求，電磁流量計得到了越來(lái)越普遍的應用和推廣，特別是在上海供水行業(yè)中SGAIC型電磁流量計應用已經(jīng)得到了廣泛的認可。

2 基本原理

根據法拉第電磁感應定律，即導電液體在磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，導體中產(chǎn)生感應電勢(見(jiàn)圖1)，其感應電勢的大小與磁感應強度、流體做切割磁力線(xiàn)強度等因素成正比。

圖1 感應電勢產(chǎn)生原理圖

電勢由下式給出：

E=K×B×V×D

式中：E——感應電壓；
K——儀表常數；
B——磁感應強度；
V——均勻流速；
D——丈量管內直徑。

流量流體時(shí)，流體流過(guò)垂直于活動(dòng)方向的磁場(chǎng)，導電性液體的活動(dòng)感應出一個(gè)與均勻流速或單位體積流量成正比的電壓，因此只要被測的流體具有最低限度的電導率，其感應電壓信號通過(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，轉換成同一的輸出信號。

3 主要技術(shù)特點(diǎn)和使用安裝要求

3.1 電磁流量計的主要技術(shù)特點(diǎn)

① 由于丈量結果與液體的壓力、溫度、電導率等物理參數無(wú)關(guān)，所以丈量精確度高、工作可靠。
② 丈量管內無(wú)阻流件，因此無(wú)附加壓力損失，即對自來(lái)水丈量無(wú)附加水頭損失。
③ 只有管道和電極與被測液體接觸，因此，只要公道選擇電極材料，即可達到耐腐蝕、耐磨損的要求。具有使用壽命長(cháng)，維護要求低的特點(diǎn)。
④ 可以測定正、反方向流體的流量。
⑤ 輸出信號方式比較靈活。有脈沖、電流、頻率等方式。

3.2 電磁流量計的使用和安裝要求

① 電磁流量計的上游管道至少有5倍管徑長(cháng)度的直管段，它的下游至少有3倍管徑長(cháng)度的直管段。在條件答應的情況下，放寬流量計前置直管道長(cháng)度在10倍管徑以上。
② 在電磁流量計的安裝中，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)境的選擇中留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 對流量計上游管道中在前置間隔外安裝閥門(mén)，特別是蝶閥或直角彎管等嚴重影響流態(tài)特性的場(chǎng)合，最好在流量計上游5～10倍管徑的直管內安裝整流器，以達到穩定水流流態(tài)，進(jìn)步計量正確度的目的。

4 電磁流且計在供水行業(yè)安裝配置及使用情況

目前在上海各區域自來(lái)水公司中所普遍采用的水處理工藝原理流程框圖見(jiàn)圖2。

圖2 水工藝處理流程

基于電磁流量計的丈量原理及丈量特點(diǎn)，目前已成為供水行業(yè)廣泛應用的產(chǎn)品。從1989年使用第一臺電磁流量計以來(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總計400余臺，直徑從DN15～DN3000不等，主要用于水廠(chǎng)原水的貿易計量、加礬計量、反沖洗水量計量、出水泵房單管計量、廠(chǎng)用水計量以及出廠(chǎng)水總管貿易計量。還有區域公司的管網(wǎng)連接邊界用于相互饋水的貿易計量。由于水質(zhì)腐蝕性和磨損性都不強，除了原水選用刮刀式電極和加礬計量選用白金電極外，一般選用橡膠襯里和不銹鋼電極即達到丈量要求。

5 電磁流f計在線(xiàn)校驗方法

電磁流量計出廠(chǎng)時(shí)其精確度已經(jīng)過(guò)實(shí)驗室標定。但一旦使用于現場(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行故障等情況，對于首次安裝投運前或長(cháng)期使用后的流量計有必要進(jìn)行一次常規的現場(chǎng)校驗。由于電磁流量計的傳感器安裝在供水管道中，難以拆下送至實(shí)驗室進(jìn)行檢查，而目前在流量計量范圍內，國家和地方對大口徑流量計尚未有現場(chǎng)條件下進(jìn)行在線(xiàn)檢驗的規程和其它法規文件。為了保證電磁流量計在首次安裝、故障修復以及長(cháng)期使用后的精度和可靠性，而又不影響自來(lái)水的日常供給，我公司1995年制訂了《電磁流量計檢驗規程》作為本企業(yè)內部計量治理標準的一部分，經(jīng)過(guò)幾年的現場(chǎng)檢驗，摸索經(jīng)驗，不斷完善，在1998年我公司進(jìn)行IS09002質(zhì)量治理評審中獲得通過(guò)，并已在市原水及各區域公司各水廠(chǎng)中推廣應用。

5.1 校驗的主要內容

① 對電磁流量計勵磁線(xiàn)圈進(jìn)行安全盡緣測試，應大于20MΩ。
② 對電磁流量計勵磁線(xiàn)圈進(jìn)行銅電阻測試，應與原出廠(chǎng)值相同(環(huán)境溫度相同時(shí))。
③ 對電磁流量計傳感器電極對地電阻進(jìn)行測試，若電阻值在2一20kf之間，并伴有充放電現象，兩只電極的電阻相近，則以為好的。
④ 對電磁流量計轉換器勵磁電流進(jìn)行測試，觀(guān)察其輸出與轉換器原電流的值，誤差不超過(guò)士0. 25mA。
⑤ 對電磁流量計轉換器模擬量輸出及頻率輸出進(jìn)行測試，觀(guān)察其線(xiàn)性變化情況，并計算其最大線(xiàn)性誤差，應不超過(guò)士0.5%。
⑥ 對DN 1200mm以上的電磁流量計，應測試推動(dòng)級NB，電流誤差不超過(guò)12mA。

5.2 在線(xiàn)測試情況分析

以2001年南市水廠(chǎng)周期檢驗為例，共檢驗28臺，其中有出廠(chǎng)水計量、加礬計量、原水進(jìn)水計量等。從傳感器一部份測試情況看:編號為71620-418, 63325-956的電磁流量計勵磁線(xiàn)圈盡緣電阻分別為3MΩ, 0. 5MΩ，小于20MΩl，經(jīng)仔細分析檢查，原來(lái)在開(kāi)挖過(guò)程中，由于施工不當，將勵磁電纜盡緣損壞。解決辦法是更換損壞的勵磁電纜，使傳感器恢復正常盡緣值，其余均符合安全性要求；電極對地電阻對稱(chēng)性較好，并伴有沖放電現象；勵磁電流其輸出與轉換器原電流標稱(chēng)值相符，其誤差不超過(guò)士0. 25mA。分析儀| 溶氧計| 電導度計| PH計| 酸堿計| 糖度計| 鹽度計| 酸堿度計| 電導計| 水分測定儀| 濁度計|

從轉換器測試情況看:編號為81141-413,81139-413電磁流量計電流輸出最大誤差超過(guò)0.5%，與生產(chǎn)廠(chǎng)聯(lián)系，由生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行維修解決。

通過(guò)對電磁流量計在線(xiàn)檢驗，我們可以及時(shí)正確地發(fā)現電磁流量計是否存在故障或隱患，為保證電磁流量計的正確計量提供了可靠的依據和保障，有利于今后更好地治理好、使用好電磁流量計。

6 使用過(guò)程中存在的難點(diǎn)、故障以及解決辦法

電磁流量計具有較高的穩定性，儀表設備本身一般很少發(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)生了一些題目或故障，應該加以解決或避免，主要表現為以下幾種情況:

① 沒(méi)有滿(mǎn)足流量計的安裝條件，電磁流量計對管道的直管段要求較高，在新建水廠(chǎng)設計時(shí)可以盡量滿(mǎn)足，而對老水廠(chǎng)改造或加裝來(lái)說(shuō)，以上條件就變得幾乎苛刻。由此影響了丈量穩定性。其解決方法為加裝整流管以改善活動(dòng)特性。

② 被測水的流速過(guò)低，由此影響丈量的精度。特別是在一些區域邊界安裝的流量計，由于處于區域公司管網(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，造成丈量波動(dòng)大影響穩定性。其解決辦法要想法找到氣的來(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的傳感器電極表面被淤泥沉積污染，影響丈量。其解決方法為選用刮刀式電極，并定期進(jìn)行維護清洗。

⑤ 雷擊造成電磁流量計的轉換器損壞，以致無(wú)法丈量。其解決辦法為在轉換器信號輸人端、勵磁電流輸人端和工作電源端分別加裝相應的避雷器。

⑥ 電磁流量計人口管道中異物堆積，造成被測水體活動(dòng)特性突變由此影響丈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 結束語(yǔ)

總之，電磁流量計所具有的丈量精度高、穩定性好和適用范圍廣的特點(diǎn)，為水廠(chǎng)實(shí)現自動(dòng)化控制和公平貿易計量提供了有力的技術(shù)保證，發(fā)揮巨大的作用。今后，隨著(zhù)技術(shù)、應用和性?xún)r(jià)比的不斷完善進(jìn)步，電磁流量計必將在供水行業(yè)中取得越來(lái)越廣泛的應用。