電磁流量計在供水和污水處理行業中的應用

電磁流量計在供水和污水處理行業中的應用

電磁流量計作為線性好、量程比寬、可靠性高和精確度高的流量計，在供水行業中得到了廣泛地應用，尤其在水廠進/出水口的源水和出廠水計量中占有重要的地位。盡管電磁流量計的設計和工藝技術在不斷提高，但在用戶現場實際應用的過程中，諸多因素會直接影響到儀表性能，而不能達到用戶的期望值。用戶在儀表設計選型、安裝、調試和維護的整個過程中，需要盡量保證儀表正常運行的基本條件，使儀表運行在良好的工作狀態。
　　1 設計選型 
　　1.1 保證電磁流量計測量精度的必要條件
⑴ 被測流體介質必須具有導電性；
⑵ 被測流體介質必須充滿管道； 
⑶ 流量計測量系統必須良好接地；
⑷ 流量計應滿足其前后直管長度要求；
⑸ 在流量計附近，應避免強電磁場干擾。
　　1.2 一般選型原則
　　 ⑴ 口徑的確定
　　電磁流量計能夠連續測量較寬流量范圍的流量，在規定流量(流速)范圍 (0.5～10m/s)內，可任意調整測量量程。一般情況下，選擇流量計口徑等于工藝管道口徑，可以滿足工況需求，而且安裝方便，沒有壓力損失。
 
　流量、流速與口徑三者關系如下式：
Q = 0.0028274 * D2 * v
v = Q /（0.0028274 * D2 ）
其中： Q = 流量（m3/h）
D = 流量計公稱通徑(mm)；
 = 流體介質流速(m/s)。
　　 ⑵ 推薦使用流速
　　 a. 從準確性、經濟性和耐用性方面考慮，推薦使用的流速范圍為1～5m/s之間。在這個范圍內，流量計測量精度高、線性好，動力損耗較小，流體介質對流量計襯里和電極的磨損也較小。
　　 b. 對于含有固體顆粒的流體介質，推薦使用的流速范圍為1～3m/s之間。這樣的選擇有助于避免流速過高造成懸浮固體顆粒對流量計襯里和電極的過度磨損。
　　 c. 對于在管道中可能造成沉積物的流體介質，推薦使用的流速范圍為2～5m/s之間。如果達不到要求，在壓力損失允許的情況下，可選用比管道直徑小的流量計，并且加裝異徑管。較高的流速易于消除過多的沉積物。將流量計垂直安裝或安裝在Ｖ型彎管處，易于消除過多的沉積物。
　　 ⑶ 耐蝕性
　　 流量計電極材料和襯里材料的選擇，應根據被測流體介質的腐蝕性程度選定。對混酸等成份復雜 的流體介質，應做掛片試驗。
　　 ⑷ 儀表口徑與工藝管道口徑不同
　　 a. 為使儀表工作在合適的流速范圍，當工藝管道內流速偏低，工藝流量較穩定，且允許一定的壓力損失時，可選擇儀表口徑小于工藝管道口徑，在儀表前后加異徑管，使儀表內局部流速提高。
　　 b. 對于大口徑工藝管道，在管道內流速偏低，工藝流量較穩定時，可選擇口徑較小的儀表，在儀 表前后加異徑管，一方面可降低儀表費用，另一方面也可使儀表運行在線性較好的流速范圍。
 
　　 c. 為了保證儀表測量精確度，異徑管的中心錐角應不大于15°，且異徑管接頭的上游側至少應有５倍工藝管徑的直管段。
　　 2 安裝
　　 2.1 安裝場所要求（建議采用圖1所示安裝方法）
　　 電磁流量計安裝的場所與位置按用戶的實際需要，可以水平、垂直和傾斜安裝。為了使電磁流量計穩定可靠地工作，應注意以下要求：
　　 ⑴ 流量計測量管內必需充滿流體介質（即不允許有空管或不滿管現象）。
　　 ⑵ 流量計的電極軸線應近似水平。
　　 ⑶ 流量計（從電極軸線起測量）的入口上游直管段zui少為5D長，出口的下游直管段為2D長。
　　 ⑷ 被測流體流動方向應與流量計的流向標志所指方向一致。
　　 ⑸ 為了安裝、維護和保養的方便，應在管道法蘭附近確保有足夠的操作與維護空間。
　　⑹ 當管道直徑與流量計通徑不一致時，可以在流量計兩端安裝漸擴管或漸縮管，其圓錐角應小于15°
⑺ 電磁流量計安裝場所應避免有強磁場及強震動源。在流量計的兩邊管道上應有固定支座
　　⑻ 分體安裝的流量計轉換器應安裝在通風、干燥場所，應避免雨水淋澆、積水受淹。以防儀表的電氣元件受潮，造成絕緣性能下降及損壞。
　　2.2 接地要求
　　為了使電磁流量計穩定可靠地工作，保證其測量精度不受外界電磁場的干擾，流量計應有良好的單獨接地。若連接流量計的管道內涂有絕緣層或是非金屬管道，流量計應加裝接地（液）環。
　　3 測量精度與誤差曲
　　電磁流量計制造廠所給出的流量計測量精度與誤差曲線均指參比工作條件下的技術指標，用戶應注意到與實際應用工況條件是有所區別的。
環境溫度：20℃±2℃；
相對濕度：60%～70%；
供電電源：額定電壓±1%；
安裝條件：上游直管段長度>10D；
下游直管段長度>5D；
預熱時間：>15min。
　 3.1 測量精度
　 現在大多數制造廠家采用示值的百分數表示儀表的測量精度（或稱基本誤差限）。如0.3級的流量計其測量精度為±0.3%，比較正規的制造廠都有自己受控的產品實流校驗規程，開封儀表廠規程規定，在參比工作條件下，流量計實流校驗測量精度控制在±0.28%內，優于行業標準。
　 3.2 誤差曲線
　 制造廠給出的誤差曲線表示流量計在其測量范圍內線性度變化的趨勢，與給出的精確度指標是相對應的（誤差曲線如圖2）。以開封儀表廠電磁流量計為例：
　 精確度為：示值的±0.3%（流速 ≥ 1m/s）；或 ±3 mm/s （流速 < 1m/s）。
　 因此，在0.5m/s時，流量計允許±0.5%的誤差，在0.3 m/s時，流量計允許±1.0%的誤差。
　 3.3 工況條件
　 流量計在工況條件下，因各種因素的影響，測量精度可能與制造廠在參比條件下給出的實流校驗精度有所區別。如按照行業標準，溫度每變化10℃，測量精度變化不應大于儀表基本誤差限的1/2，
當溫度變化20℃時，±0.3%的測量精度可能會變為±0.6%。
　用戶在流量計運行過程中，應考慮到噪聲干擾、安裝條件的限制、環境溫度變化、濕度變化（在長期的潮濕環境下，流量計絕緣強度降低。）等因素對流量計測量精度的影響，通常0.5級流量計實際達到1級，也應該認為用戶對流量計運行維護的是比較好了。
　 4 測量量程與系統零點
　 4.1 測量量程
　 電磁流量計的流量范圍比較寬，對應的流速范圍為0～10m/s，有些廠家的流量計為0～15m/s。從理論上講，改變量程不會影響流量計的測量精度和線性，但選擇合適的量程有助于提高4～20mA模擬輸出信號單位分辨率。如果100m3/h量程能夠滿足用戶要求，就不要選擇200m3/h量程，否則模擬輸出信號單位分辨率將降低一半。
　 4.2 系統零點
　　正常運行情況下，電磁流量計的系統零點隨著系統的長期運行，因元器件老化、勵磁線包絕緣強度降低、測量電極極化與污染、系統接地電阻（電位）增加等因素，會造成系統零點的變化與漂移，用戶應定期檢查流量計的系統零點，進行調整與維護。對應于1m/s的流量來說，如果系統有±5mm/s的零點，將造成±0.5%的附加誤差。一般情況下，
流量較小時，系統零點造成的附加誤差越大。
　　由于系統零點總是或多或少存在的，制造廠在流量計出廠實流標定時，會依照規程調整到zui小，用戶在應用現場，也是需要進行調整的。所以制造廠給出的誤差曲線，客觀上也反映了流量計系統零點的存在，因而造成儀表的非線性。如果僅給出電磁流量計的測量精度，而不給出誤差曲線，實際上是不能明確地反映流量計在整個測量范圍內的測量精度的。
5 信號基準與直流噪聲
 
　　5.1 信號基準
 
　　電磁流量計是一種以法拉第電磁感應定律（當導電性流體橫穿過磁場時，在導電性流體中感應出正比于流體流速）為基本原理的流量計。為了有效地拾取兩個測量電極上感應的mV級流量信號，并抑制干擾信號，流量信號以差動方式由傳感器傳輸到轉換器的差動放大器信號輸入端，把“零電阻”的流體介質“地