插入式電磁流量計在礦井水處理廠中的應(yīng)用

插入式電磁流量計是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。此種儀表因其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、安裝方便、維護量小等特性，在石油化工裝置用于測量封閉管道中無腐蝕性（給排水）的導(dǎo)電液體的體積流量。

為了減少污染,節(jié)水減排,必須對生活用水、工業(yè)用水、循環(huán)水以及排放的污水進行嚴格的計量和控制。流量的測量在水資源實行總量控制、定額管理和石油化工生產(chǎn)及過程控制中占有重要地位。華能煤化工有限公司鐵北礦井水處理廠是煤化工廠區(qū)循環(huán)水主要供水廠，該廠供水裝置的運行正常與否對全廠的生產(chǎn)及環(huán)保至關(guān)重要。污水處理能力和處理質(zhì)量是該供水裝置的重要指標，若處理能力低則不能滿足全廠的用水要求，若處理質(zhì)量低則不能滿足排放要求?？疾斓V井水的出水能力和經(jīng)濟效益主要考慮3個流量指標，即礦井水流入量、澄清水流出量和污泥流出量?？紤]到性價比等因素，筆者在＞250mm以上的管道上選用插入式電磁流量計，并進行帶壓安裝，經(jīng)近5個月運行試驗，流量計應(yīng)用效果良好，流量計量比較準確。

1.工作原理

插入式電磁流量計是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。流量計測量管，有一個用絕緣材料制成的殼體，殼體內(nèi)裝有線圈、鐵芯和磁軛，殼體的端面裝有兩只電*。勵磁線圈由雙向方波脈沖勵時，將產(chǎn)生一磁通密度為B的工作磁場。當(dāng)具有一定電導(dǎo)率的流體以平均流速V流經(jīng)測量管時，將切割磁力線感應(yīng)出電動勢E。電動勢E正比于磁通密度B與平均流速V的乘積：

E∝KVB，其中K為結(jié)構(gòu)系數(shù)。

電動勢E（流量信號）由電*檢出并通過電纜送到轉(zhuǎn)換器。

2.組成

插入式電磁流量計主要由傳感器、智能變送器和專用電纜組成。

(1)傳感器由電*和勵磁線圈組成，其作用是根據(jù)導(dǎo)電介質(zhì)(流體)流過勵磁線圈的速度不同在電*上產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電勢(5~60 mV)。

(2)智能變送器的作用是將傳感器的感應(yīng)電勢信號放大，再根據(jù)電勢流量數(shù)學(xué)模型和公式進行計算，得出流量結(jié)果和標準流量信號。各種流量參數(shù)的調(diào)整和標定參數(shù)的設(shè)置在智能變送器上進行。

(3)專用通訊電纜的作用是傳感器向智能變送器傳送毫伏電勢信號，智能變送器向勵磁線圈提供振蕩電壓。由于電勢信號是5~60 mV的弱信號，勵磁信號是高頻低幅值的振蕩信號，所以電纜要充分考慮屏蔽性和抗干擾性。電纜的長度和截面積成正比，和介質(zhì)的電導(dǎo)成正比，導(dǎo)電特性越強傳送距離越遠，一般傳送距離為20~500m。

3.安裝要求

3.1 保證足夠直管段

流體在方向、管徑以及閥門開度變化時，會產(chǎn)生渦流和流場畸變，這樣會對傳感器電*的測量產(chǎn)生影響，從而影響儀表的精度。所以要盡可能地離開彎管、手閥、調(diào)節(jié)閥等部件一定距離，直管段的具體要求見表1。表中，D表示管道通徑，L表示傳感器到閥門或彎頭等部件的距離。

3.2 保證流體與傳感器磁場的垂直度

在管道開孔安裝取壓短管時，焊接取壓短管應(yīng)注意垂直方向，要求焊接后短管軸線與管道軸線夾角為90b，且法蘭短管連接的延長線垂直過管道橫截面的圓心，這樣能保證流體與磁場垂直，見圖1

3.3 盡量避免干擾源

為了保障測量精度，傳感器應(yīng)避免在容易產(chǎn)生真空、氣體、渦流等地方安裝，傳感器與智能變送器之間的通訊電纜要避開電動機等強電設(shè)備。建議安裝在圖2~圖5所示位置。

3.4 保證良好的接地

傳感器輸出信號的接地點應(yīng)與被測介質(zhì)電氣連接。當(dāng)流體切割磁力線產(chǎn)生流量信號時，以流體本身作為0電位，一個電*上產(chǎn)生正電勢，另一個電*上產(chǎn)生負電勢，不斷交替變化。因此，轉(zhuǎn)換器輸入端中點(信號電纜屏蔽層)必須與流體共處于0電位且導(dǎo)通，這樣才能構(gòu)成對稱的輸入回路。轉(zhuǎn)換器的輸入端中點通過傳感器輸出信號的接地點與被測流體電氣連通。由于傳感器的輸出信號很小，只有幾毫伏，為了提高儀表抗干擾能力，輸入回路中的0電位必須接地。由于一般金屬管道都與大地連通，流動介質(zhì)通過金屬管道與大地電氣連接，所以并不要求電磁流量計單獨設(shè)置接地裝置，尤其是小口徑電磁流量傳感器。如果是非金屬管道，就一定要和單獨的接地線連接。

3.5 保證傳感器正確的插入深度

由于流體在管道中的層流現(xiàn)象，靠近管壁的流體流速較慢，靠近管道中心的流體流速較快，根據(jù)計算管道的D/8處*接近流體的平均速度。安裝時要計算管道的壁厚和法蘭管嘴的長度，確保傳感器的電*插深在D/8位置。不過也不是所有的插入式流量計傳感器都安裝在管道的D/8位置，也有少數(shù)安裝在管道的D/2位置，安裝前一定要認真研究安裝說明。

4.結(jié)束語

插入式電磁流量計比較適合大口徑管道安裝。Φ250mm以上的管道上應(yīng)用插入式電磁流量計比法蘭式電磁流量計性價比好，且管徑越大性價比越明顯。其*顯著的特點就是能帶壓安裝，管壁的厚薄對其基本沒有影響，但是其安裝技術(shù)比較復(fù)雜，如果安裝不當(dāng)會產(chǎn)生較大的誤差，根據(jù)使用經(jīng)驗在不允許停工和較大口徑管道上安裝插入式電磁流量計應(yīng)該是一種經(jīng)濟可行的選擇。

插入式電磁流量計具有安裝簡單、使用廣泛，測量性能好，老裝置改造方便的諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在各類水介質(zhì)（新鮮水、循環(huán)水、污水等）流量的數(shù)據(jù)變化不定的測量中，為裝置的用水平衡和計量起到有效的作用。因此，掌握其工作原理、結(jié)構(gòu)、特點及解決辦法，會有利于我們更好地使用和維護。