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電磁流量計(jì)基本原理及其在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
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發(fā)布時(shí)間：1970-01-01 08:00:00
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〔摘要〕電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用比較廣泛，發(fā)揮著重要影響，文章闡述其基本原理，并分析它在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。
引言
隨著我國(guó)供水行業(yè)的不斷發(fā)展，要求供水流量計(jì)量更加精確，以便為供水和分配提供準(zhǔn)確的參考，也是提升供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，和電導(dǎo)率、壓力、溫度無(wú)關(guān)，不受這些參數(shù)的影響，計(jì)量的精確性和可靠性高。電磁流量計(jì)需要結(jié)合計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換、分析，然后精確模擬，來(lái)分析流量變化，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，精確度高，減少了人工識(shí)別等流程。
1、電磁流量計(jì)的基本原理
電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)定律，將流體作為一種導(dǎo)體，通過(guò)磁力線時(shí)，切割磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=K×V×B×D，其中E指的是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，K則是儀表常數(shù)，V為平均流速，B指的是磁感應(yīng)強(qiáng)度，D則是測(cè)量管的內(nèi)直徑。流體垂直于磁場(chǎng)方向流動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與單位體積電壓或平均流速成正相關(guān)，通過(guò)測(cè)量感應(yīng)電壓的信號(hào)，并經(jīng)放大器處理，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的輸出信號(hào)。
2電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
2．1電磁流量計(jì)的主要技術(shù)特點(diǎn)和使用安裝要求
2．1．1電磁流量計(jì)的主要技術(shù)特點(diǎn)
電磁流量計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)主要包含5個(gè)方面，第一，測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻流件，壓力損失小，供水流量測(cè)量受到的干擾較小。第二，由于測(cè)量的結(jié)果不受某些因素的影響，如溫度、壓力等，這樣可以確保較高的精度和穩(wěn)定性。第三，只有電極和管道與被測(cè)液體接觸，因而對(duì)電極的影響不大，只需選擇合理的耐磨損、耐腐蝕的材料，就能確保電極工作的可靠性。第四，可以測(cè)定正反方向的流量。第五，輸出信號(hào)的方式非常靈活，可以針對(duì)工作環(huán)境的特點(diǎn)，針對(duì)性地選擇，如電流、頻率、脈沖等。
2．1．2電磁流量計(jì)的使用和安裝要求
電磁流量計(jì)的使用和安裝需要按照嚴(yán)格的要求，一般需要從4個(gè)方面著手，第一是對(duì)上下游管道有明確的規(guī)定:對(duì)于上游超過(guò)5倍管徑長(zhǎng)度的直段管，下游超過(guò)3倍管徑長(zhǎng)度的直段管，在遇到特殊的工作環(huán)境時(shí)要增加上下游管的長(zhǎng)度。第二，要嚴(yán)格控制好接地電阻，一般在10歐姆以下。第三，要避免外部電磁對(duì)電磁流量計(jì)的干擾。第四，在上游管道安裝閥門(mén)，尤其是在嚴(yán)重影響流態(tài)特性的位置，如直角彎管和蝶閥處，最好安裝整流器，可以穩(wěn)定水流，精確計(jì)量。
2．2電磁流量計(jì)的在線校驗(yàn)
電磁流量計(jì)在購(gòu)買(mǎi)之前已經(jīng)在廠商處經(jīng)過(guò)了校驗(yàn)，但是供水系統(tǒng)的環(huán)境較為復(fù)雜，存在各種因素的干擾，因而生產(chǎn)環(huán)境和使用環(huán)境存在很大的不同。一旦投入到現(xiàn)場(chǎng)，電磁流量計(jì)的元器件等受影響的因素多，有可能出現(xiàn)故障，在首次使用之前需要進(jìn)行常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，但是電磁流量計(jì)安裝在供水管道中，拆卸困難，需要進(jìn)行在線校驗(yàn)。在線校驗(yàn)主要包含5個(gè)方面的內(nèi)容，其一，對(duì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行銅電阻測(cè)試，在相同環(huán)境溫度的情況下，電阻值與原出廠值一致。其二，測(cè)試勵(lì)磁線圈的安全絕緣性，其絕緣電阻值必須超過(guò)20兆歐姆。其三，對(duì)傳感器電極對(duì)地電阻進(jìn)行測(cè)試，如果電阻值在2～20kv之間，則需要經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，取穩(wěn)定的測(cè)試值，當(dāng)出現(xiàn)充放電現(xiàn)象，且兩極電阻值接近時(shí)才合格。其四，測(cè)試轉(zhuǎn)換器勵(lì)磁電流時(shí)要觀察轉(zhuǎn)換器原電流值和輸出值，當(dāng)誤差小于0．25mA時(shí)則為合格。其五，測(cè)試轉(zhuǎn)換器模擬量輸出及頻率輸出，當(dāng)最大的線性誤差低于0．5%時(shí)為合格。
2．3電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
2．3．1用于區(qū)域計(jì)量
電磁流量計(jì)在城市管網(wǎng)中的應(yīng)用比較普遍，尤其是對(duì)于供水的計(jì)量和分配起著至關(guān)重要的作用，便于用水的調(diào)度和配置。以某市區(qū)供水情況為例，部分管道管材為DN600和DN800，管材新、流量大，漏損不嚴(yán)重，因而需要選擇靈敏度高的電磁流量計(jì)，并且測(cè)量范圍要寬。
2．3．2作為結(jié)算水表使用
供水流量計(jì)量的一個(gè)重要目的就是水表結(jié)算，電磁流量計(jì)作為結(jié)算水表使用，具有重要的參考作用。流量計(jì)的管理程序?yàn)?對(duì)電磁流量計(jì)的需求進(jìn)行分析，如型號(hào)、數(shù)量等，然后采購(gòu)、存檔、安裝、使用、校核等，并需要定期的維護(hù)。
2．3．3用于水廠水量計(jì)量
電磁流量計(jì)在當(dāng)前的水廠中應(yīng)用非常廣泛，為水量的配置和調(diào)度打下充分的基礎(chǔ)，為生產(chǎn)管理提供數(shù)據(jù)參考，方便投氯、凈水投藥等處理，這樣可以精確計(jì)算氯耗、藥耗、電耗等數(shù)據(jù)，方便成本控制和凈水處理。供水系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)一定程度的故障，出現(xiàn)異常導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確，電磁流量計(jì)可以及時(shí)地反應(yīng)機(jī)組異常或上水管路爆管等故障。電磁流量計(jì)為城市管網(wǎng)的調(diào)度提供參考，出水長(zhǎng)壓力與流量計(jì)共同工作，為機(jī)組運(yùn)行提供數(shù)據(jù)參考。電磁流量計(jì)的穩(wěn)定性好，測(cè)量的精度高，但是需要同等精度級(jí)的進(jìn)口超聲波流量計(jì)進(jìn)行校核，并設(shè)定校核的時(shí)間，可以更好地控制誤差。
2．4電磁流量計(jì)使用中存在的難點(diǎn)及解決方法
供水系統(tǒng)使用的環(huán)境比較復(fù)雜，需要電磁流量計(jì)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，但實(shí)際使用中也存在各種問(wèn)題和難點(diǎn)，以下作簡(jiǎn)要的分析。
(1)沒(méi)有滿足流量計(jì)的安裝條件。電磁流量計(jì)的安裝對(duì)直管段的要求高，但在老舊的供水系統(tǒng)中安裝存在難度，會(huì)影響測(cè)量的穩(wěn)定性，可以通過(guò)加裝整流管來(lái)改善流態(tài)特性。
(2)被測(cè)水的流速過(guò)低。水流流速與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成正比，但是如果水流流速過(guò)低，會(huì)影響測(cè)量的精度，尤其是在管網(wǎng)的末梢，相應(yīng)的方法是盡量開(kāi)啟邊界兩邊的閥門(mén)。
(3)傳感器的表面要清潔，不能有污泥，如果有污泥，會(huì)因?yàn)槲勰嗟膶?dǎo)電性影響測(cè)量的精準(zhǔn)。在選用電極的時(shí)候，可以采用刮刀式的電極，并制定好維護(hù)計(jì)劃，減少電極的干擾因素，保證電極的穩(wěn)定性并確保其正常工作。
(4)管道中如果有水氣，會(huì)擾動(dòng)正常測(cè)量，影響測(cè)量值的精準(zhǔn)。當(dāng)管道中出現(xiàn)水氣時(shí)，要及時(shí)尋找原因并做相應(yīng)的處理，必要時(shí)可以加裝排氣閥排除水氣。
(5)電磁流量計(jì)入口管道要保持通暢，不能有堆積物，否則會(huì)影響電磁流量計(jì)的流態(tài)特性，影響測(cè)量的精度，造成測(cè)量誤差，因此需要及時(shí)清理。
(6)雷擊損壞電磁流量計(jì)是常見(jiàn)的事故，輕微的也會(huì)影響其工作的精確性，如信號(hào)干擾等。尤其是在較為空曠的郊區(qū)，雷雨覆蓋的面積大，會(huì)對(duì)電磁流量計(jì)帶來(lái)很大的影響，需要安裝相應(yīng)的避雷裝置。在處理此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，需要做好電源保護(hù)、接地保護(hù)等工作。防雷避雷的工作十分重要，通常做地網(wǎng)、安裝避雷針、在電磁流量計(jì)井上建房等，這樣可以明顯提高電磁流量計(jì)的防雷避雷能力。如不能根本性解決此類(lèi)問(wèn)題，需要進(jìn)行分離保護(hù)，還能降低損失。
