水處理工程中污水量的測量方法有很多種，如電磁流量計、巴歇爾計量槽，超聲波流量計、渦街流量計、轉子流量計等，其中運行能耗最低的流量計之一就是電磁流量計，且以滿管電磁流量計應用最為廣泛。本文將著重介紹滿管電磁流量計的特點、選型、安裝及應用。

 

1 1  滿管電磁流量計測量原理

        滿管電磁流量計用于測量滿流狀態的管道內導電液體的流量，其測量原理是基于法拉第電磁感應定律。在被測管道的管壁上安裝一對檢測電極，當管道中的導電液體沿管道軸線方向運動時，導電液體便切割磁力線，產生了感應電動勢。傳感器將產生的感應電動勢轉換成信號，并通過信號電纜送到轉換器。轉換器將信號進行放大，并通過一系列數字處理后，最終轉換成流量信號，并以標準信號輸出。可見流量的測量值只與導電液體的平均流速有關，與液體的粘度、溫度等因素無關。

 

2 2  適用條件

        （1）被測液體的電導率一般不低于 5x10-6S/cm；

        （2）管道內液體始終保持滿管流狀態，且滿足流速要求；

        （3）被測液體不能含有較大氣泡；

        （4）被測液體不能具有較高溫度。

 

3 3  選型參數

3.1  量程范圍

        量程范圍指流量計可測得的最大流量與最小流量的范圍。設計時選擇電磁流量計的量程上限值可為被測管道最大流量值的 1.3 倍。此外，為了保證測量精度，正常流量應在量程上限值的 50%以上。

 

3.2  流速與口徑

        流量測量范圍上限值的流速應在 0.5m/s~10m/s 范圍內選定，下限值的流速應為上限值的 1%~5%。

 

        污水廠內輸送污水或者粘度不高的液體的管道流速一般在 1.5~3m/s 之間。易粘附、堆積、結垢的液體，管道流速一般不低于 2m/s，最好 3m/s 以上。腐蝕性的液體，管道流速一般要低于 2m/s。電磁流量計的口徑通常與被測管道相同，當液體流速不滿足上述要求時，電磁流量計的口徑可比被測管道略小或略大，以保證流速滿足要求。

 

3.3  工作壓力

電磁流量計的使用壓力必須低于其工作壓力，目前國內生產的電磁流量計的壓力規格為：

        口徑<50mm，工作壓力為 1.6MPa；

        50mm≤口徑≤900mm，工作壓力為 1.0MPa；

        口徑≥1000mm，工作壓力為 0.6MPa；

 

4  選擇結構形式

        電磁流量計按照傳感器是否與轉換器連為一體，可分為一體式和分體式兩種結構形式。

 

4.1  一體式

一體式電磁流量計的特點是轉換器與傳感器安裝在一起，現場顯示；除了供電和輸出信號電纜外，不需要另外連接專用的電纜。

        優點：安裝簡單、敷線方便。

        缺點：精度較低、不耐高溫、不宜安裝在地面以下。

 

4.2  分體式

分體式電磁流量計的特點是通過專用的信號電纜將傳感器和轉換器連接起來，轉換器通常安裝在離傳感器不太遠的地方，可以遠傳顯示。

        優點：精度較高、耐高溫、適用于環境條件較差的場所、便于觀察數據。

        缺點：安裝和敷線要求嚴格。

 

4.3  選擇要點

現場環境條件較好的情況下，通常選用一體式電磁流量計。

分體式電磁流量計可用于以下情況：

        （1） 環境溫度或流量計轉換器表面受輻射溫度大于 60℃；

        （2） 現場濕度較大或者存在腐蝕性氣體；

        （3） 安裝在井下或者高空；

        （4） 管道震動較大。

 

5 5  選擇供電方式

5.1  供電方式分類

根據供電電源的不同，電磁流量計的供電方式有三種。

        （1）交流電源（220V AC）目前應用最多，一般工程現場都有 220V 電源，流量計接線方便。

        （2）直流電源（24V DC）主要用于現場不允許使用交流電或者從安全方面考慮采用低壓直流電的場所。

        （3）電池（3.6V DC）目前應用不是很多，主要用于現場沒有任何電源的場所。

 

5.2  選擇要點

在選擇電磁流量計的供電方式時可以考慮以下幾個方面：

（1）傳感器與轉換器的距離（分體式）

        傳感器與轉換器連接用的專用屏蔽電纜最大長度只能做到 99 米，超過 99米信號會衰減很厲害，如果這種情況下還采用 24V 供電就很難測量了。因此，在電磁流量計與控制室距離不遠的情況下（99 米以內），可以選擇直流電源（24V DC），這樣可以節省供電電源，電纜敷設走橋架時也不用加隔板。但是當電磁流量計距離控制室較遠時（100 米以上），最好用交流電源（220VAC）。

（2）防爆要求

        交流電源（220V AC）供電在現場做到的最大限度是隔爆級，直流電源（24VDC）可以做到本安級，設計時應考慮現場對儀表防爆等級的要求。

 

6  選擇襯里材料

電磁流量計測量管的襯里材料取決于被測液體的溫度和化學性質，常用的三種襯里材料見表 6.1 所示。

表6.1 常用襯里材料及其適用條件

7  安裝要求

7.1  直管段長度

        （1）上游直管段長度：電磁流量計電極中線上游直管段長度必須滿足 5 倍管道直徑的長度。

        （2）下游直管段長度：電磁流量計電極中線下游直管道長度通常為 2~3 倍管道直徑的長度。

 

7.2  傳感器安裝

        傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但是測量固液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動，可以避免水平安裝時襯里下半部的局部磨損嚴重，低流速時固相沉淀等缺點。

 

7.3  轉換器安裝

        分體式電磁流量計的轉換器安裝在傳感器附近或儀表室。轉換器與傳感器的間距一般不超過 100 米。

        為了避免干擾信號，信號電纜必須單獨穿在接地保護鋼管內，不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內。

 

7.4  接地

        傳感器必須單獨接地，接地電阻 100Ω以下。

        傳感器測量管的金屬管體與液體應同為地電位，接地系統的接地電阻應小于10Ω，所有傳感器與連接管道必須有良好的連線，如果連接管道是非金屬管道或者管道內有絕緣涂層，則應選用接地法蘭。

7.5  安裝環境

        （1）測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時，避免安裝在混合尚未均勻的下游；測量化學反應時，要裝在反應充分完成段的下游；

        （2）盡可能避免測量管內變成負壓；

        （3）選擇震動小的場所，特別對一體型儀表；

        （4）避免附近有大電機、大變壓器、以免引起電磁場干擾；

        （5）宜安裝在易于實現傳感器單獨接地的場所；

        （6）盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體；

        （7）轉換器安裝的環境溫度在-10℃~45℃之間；

        （8）環境相對濕度在 10%~90%范圍內；

        （9）傳感器盡可能避免受陽光直照；

        （10）盡量避免雨水浸淋或被水浸沒。

8  結束語

        電磁流量計作為水處理工程中一種常用的流量測量儀表，其測量結果的精確程度與設計人員是否正確選型，施工人員是否正確安裝密不可分。只有在選型正確、安裝正確的前提下才能讓電磁流量計發揮其作用，滿足工程精確計量的要求。