非满管电磁流量计在污水测量中的应用

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1、非满管电磁流量计在污水测量中的应用摘 要  环境保护是我国的基本国策之一，工业污水的计量越来越引起重视。该文介绍了一种新型的专为非满管状态下的流量测量而设计的流量计，简单介绍了非满管电磁流量计的测量原理，着重描述了其独特的电容液位测量系统，分析了非满管电磁流量计在污水测量应用中的特点及优势。    关键词  非满管  电磁  液位0  引言    环境保护已经成为我国经济持续发展的基本国策，在国家环境保护政策推动下，企业对环保工作越来越予以重视，生产过程中产生的污水要严格控制其排放量，为此要求安装流量

2、计来计量污水排放量。    工业排水的流体流动都是自然流动，流量大，非满管并且具有自由水面，精确地进行测量有一定的难度。以前多采用传统槽式流量计，不仅精度较低，而且带来较大的水流损失，同时对上游渠道的坡度及下游水深也均有一定的要求，当不能满足条件时测量精度会降低，有时甚至无法进行测量。如果用电磁流量计来测量污水，则需要建造额外的闸板和堰板以保证满管，这些附加的安装费用经常会超出流量计本身的费用，大口径管道时更是如此，而且还增加了管道堵塞的可能性。随着测量技术的不断发展，目前电磁和超声波技术都能对非满管

3、流体流量进行测量。非满管电磁流量计是20世纪90年代由Fischer+Porter首先研制出的，它的问世，使非满管圆形管的测量误差从传统槽式流量仪表的3%～5%FS降低到1%～2%FS。1  测量原理    电磁流量计是20世纪50～60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量仪表，由于其独特的优点，广泛应用于工业过程中各种导电液体的流量测量，在目前使用的各类流量计中，其销量仅次于孔板流量计，位居第2位。    电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的，其测量原理如下：当导电的被测介质垂直于磁力

4、线方向流动时，在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一个感应电势Ex，它与被测介质在磁场中运动的速度成正比，其关系式为    Ex=KBDv    式中：K为仪表常数；B为磁感应强度；D为电极距离，即导管直径，为导体垂直切割磁力线的长度；v为被测介质在磁场中运动的速度。    由感应电势可以计算出流体流速，将流体流速与管道截面积相乘，即可得出体积流量Q。    普通的电磁流量计一直用于满管测量［1］，当测量管中液体未被充满时，普通的电磁流量计会出现两种情况：1）当测量管内的液体超过电极水平面时，流量计

5、所显示的是实际液体的体积流量加上空气所占据的那部分体积之和，造成流量误差。2）当测量管内的液体低于电极水平面时，输出就不稳定或波动，流量计不能测出电动势，根本无法计量。    非满管电磁流量计是专为非满管状态下的流量测量而设计的，它与普通电磁流量计的不同之处在于它不仅测量流体的流速，还测量流体在测量管中的高度而求得流通面积A，两者相乘获得流量。    非满管电磁流量计由两部分组成，一是安装在管道上的流量传感器，二是微处理器控制的信号转换器。    流量传感器是直接安装在管道上的同口径圆形暗渠，测量流速

6、的原理与传统电磁流量计的基本相同，仍    以法拉弟电磁感应定律测量流速V见图1）。图1 非满管流量示意图    因传感器具备测量仪表内液位的功能，它的电极、磁路和测量电路则与普通电磁流量计有较大差别。不同公司的产品有其各自测量液位的方式，现以KROHNE公司的非满管电磁流量计TIDALFLUX来加以说明。    TIDALFLUXIFM4000PF为具有电容式液位测量系统的电磁流量计，它测量流速的一对电极不是安装在测量管的中心线处，而是安装在离测量管底部0.1D高度，这样当液位不低于0.1D时都可测

7、出流速，而且又避免了测量管中沉淀物给测量带来的影响。    TIDALFLUX电容液位测量系统［2］如图2所示，在测量管的衬里背面安装有一块检测极和4块发射极，被衬里层完全覆盖，与管内液体充分绝缘。将高频电压引入发射极，然后测出检测极中的感应电流。电极之间的电容C与流体的高度H成一定的比例关系，通过测量两块金属电极之间的电容便可得知液位高度。当测量管内液位高度确定后，便可计算出非满管流量。之所以将发射极分为数片，是为了提高测量精确度。测量管底部的发射极始终处在液面之下，可以作为基准来修正不同液体的不同

8、电导率引起的偏移量。当管内液体流速大于1m/s时，其测量准确度一般可达±1%FS。一般地，测量精度与介质流动性和介质的其他性质如压力、温度、黏度、密度、一致性、电导率和电极的污染等无关。图2 电容液位测量系统    IFC110PF是专为TIDALFLUX传感器配套的带有微处理器的信号转换器，流速信号和液位信号引入转换器，可以进行流量的计算、显示、累积等操作，同时可以输出电流信号或脉冲信号，接口可选为HART，SMART或RS485。    信号转换器与