電磁流量計(jì)在廢水處理中的應(yīng)用電磁流量計(jì)在酸性廢水處理中的應(yīng)用
摘要: 介紹khrone公司生產(chǎn)的電磁流量計(jì)在不銹鋼酸性廢水處理中的應(yīng)用, 探討了電磁流量計(jì)的測(cè)量原理和結(jié)構(gòu), 以及安裝技術(shù)要求和常見的故障, 對(duì)于掌握該流量計(jì)的使用方法和性能具有一定的指導(dǎo)作用, 為電磁流量計(jì)在線測(cè)量提供了一定的參考。
關(guān)鍵詞: 電磁流量計(jì); 流量; 測(cè)量
0.. 引言
在不銹鋼制造過程中, 為了去除退火后帶鋼表面的氧化鐵皮, 一般采用由硝酸和氫氟酸配成的混酸進(jìn)行表面清洗。酸洗后的廢水除了含有硝酸、氫氟酸和游離的金屬離子外, 還含有由鐵離子和氟離子、鉻離子和氟離子形成的絡(luò)合離子及其不溶物、金屬氧化物及由硝酸生成的氮化物等, 成分十分復(fù)雜。這些廢水若直接排放或處理不當(dāng), 將會(huì)影響水體的自凈, 使水質(zhì)惡化, 污染環(huán)境。作為工業(yè)生產(chǎn)過程的主要檢測(cè)參數(shù).. .. .. 流量, 其測(cè)量的方法很多, 如容積式、速度式、動(dòng)量式、質(zhì)量流量式等; 相應(yīng)的流量計(jì)種類也很多, 有孔板流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。本文主要介紹的是某不銹鋼廠酸性廢水處理過程中應(yīng)用的khrone 公司生產(chǎn)的ifm4080k 系列電磁流量計(jì)。
1.. 測(cè)量原理
電磁流量計(jì)的測(cè)量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律, 即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí), 在導(dǎo)體中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì), 其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長度及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度成正比。同理, 在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電液體, 也會(huì)在液體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì), 示意圖如圖1所示。圖1.. 測(cè)量原理感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則確定, 其大小由下式?jīng)Q定: e = bdv ( 1) 式中: e 為感應(yīng)電勢(shì); b 為磁感應(yīng)強(qiáng)度; d 為管道直徑; v為管道內(nèi)的流體速度。流量qv 等于流體流速v與管道截面積的乘積, 即qv = 14 ..d 2v ( 2)
將式( 2)代入式( 1), 可得qv = ( ..d /4b )e ( 3) 由式( 3)可知, 在磁感應(yīng)強(qiáng)度b 不變且管道直徑d 已確定時(shí), 流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線形關(guān)系。
2.. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
電磁流量計(jì)主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、襯里、外殼以及轉(zhuǎn)換器等部分組成。
2. 1.. 磁路系統(tǒng)
用于產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。工業(yè)生產(chǎn)用的電磁流量計(jì), 大多采用50h z工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。
2. 2.. 測(cè)量導(dǎo)管
為使磁力線通過測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通不被分路并減少渦流, 測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成, 一般可選用不銹鋼( 1c r18n i9t i)、玻璃鋼、鋁及其他高強(qiáng)度塑料等。
2. 3.. 襯里
為確保感應(yīng)電勢(shì)不被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路, 在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上必須附著一層絕緣的襯里。為增加測(cè)量導(dǎo)管的耐磨與耐腐蝕性, 襯里一般均選用具有耐腐蝕、耐磨、耐高溫的材料, 如聚氨脂橡膠、氯丁橡膠、聚四氟乙烯等。
2. 4.. 電極
電極結(jié)構(gòu)如圖2所示, 作用是把由液體切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)引出。為避免影響磁通分布, 電極一般選擇非導(dǎo)磁、耐腐蝕、耐磨材料, 如不銹鋼( 1c r18n i9t i) , 對(duì)于腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì), 可選用鈦、鉑、鍍金等。1.. 電極; 2.. 螺母; 3.. 導(dǎo)電片; 4.. 墊圈; 5.. 絕緣套; 6.. 襯里圖2.. 電極的結(jié)構(gòu)
2. 5.. 外殼
一般由鐵磁材料制成, 它的目的是保護(hù)勵(lì)磁線圈并隔離外磁場(chǎng)的干擾。
2. 6.. 轉(zhuǎn)換器
流體產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)十分微弱, 又有很強(qiáng)的干擾。轉(zhuǎn)換器的目的是放大有用信號(hào), 消除干擾, 輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
3.. 干擾信號(hào)
智能電磁流量計(jì)干擾信號(hào)主要有三種: ( 1) 電磁耦合產(chǎn)生的靜電感應(yīng); ( 2)被測(cè)流體介質(zhì)產(chǎn)生的電化學(xué)干擾; ( 3)電磁流量計(jì)供電電源的電壓和頻率波動(dòng)等電源干擾。抗干擾技術(shù)的幾個(gè)發(fā)展過程如下: 70年代中期, 主要采用低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù), 改變工頻干擾的形態(tài)特征。利用工頻同步采樣技術(shù), 使電磁流量計(jì)獲得較好的抗工頻力, 可使其測(cè)量精度提高、零點(diǎn)穩(wěn)定、可靠性增強(qiáng)。80年代初采用三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)和動(dòng)態(tài)校零技術(shù)、同步勵(lì)磁、同步采樣技術(shù)以獲得電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性, 進(jìn)一步提高抗工頻干擾和極化電勢(shì)干擾的能力。80年代末采用雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù), 既克服流體介質(zhì)產(chǎn)生的泥漿干擾和流體流動(dòng)噪聲, 又具有低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)壓性, 實(shí)現(xiàn)電磁流量計(jì)零點(diǎn)穩(wěn)定性、抗力和響應(yīng)速度的統(tǒng)一, 從而提高電磁流量計(jì)抗力, 是目前效的抗干擾措施。
4.. 技術(shù)特點(diǎn)
4. 1.. 優(yōu)點(diǎn)
( 1) 由于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)部沒有活動(dòng)或突出部件, 測(cè)量壓力損失極小。
( 2) 一般情況, 只要是導(dǎo)電率大于5 .. 10- 6 s /cm 的液體均可測(cè)量。被測(cè)介質(zhì)可以是含有固體顆?；驊腋∥锏牧黧w、泥漿等, 也可以是酸、堿等腐蝕性液體。
( 3) 流量計(jì)輸出信號(hào)不受液體溫度、壓力、密度等影響, 且輸出電流與體積流量成線性關(guān)系。
( 4) 量程比較高, 可達(dá)100..1; 測(cè)量口徑范圍大, 能測(cè)1mm ~ 2m以上; 測(cè)量精度一般優(yōu)于0. 5% 。
( 5) 電磁流量計(jì)反應(yīng)迅速, 可以測(cè)量脈動(dòng)信號(hào)。
4. 2.. 缺點(diǎn)
( 1) 被測(cè)液體必須導(dǎo)電。
( 2) 不能測(cè)量氣體、蒸汽和石油制品等。
( 3) 由于襯里采制的原因, 一般使用溫度為0~ 200.. 。
( 4) 由于電極是鑲裝在測(cè)量導(dǎo)管上的, 一般工作壓力為0. 25mpa。
5.. 安裝注意事項(xiàng)
( 1) 為減少干擾, 電磁流量計(jì)應(yīng)安裝在沒有強(qiáng)電場(chǎng)的環(huán)境, 附近也不應(yīng)有大的用電設(shè)備。
( 2) 需將傳感器的..地..與轉(zhuǎn)換器的.. 地..用一根導(dǎo)線連接起來, 并用接地線將其深埋地下。
( 3) 在電磁流量計(jì)安裝完畢后, 應(yīng)測(cè)量一下接地電阻, 接地電阻越小越好。若阻值偏大, 通常的做法是將傳感器和轉(zhuǎn)換器分別接地, 可減少由雜散電流引起的干擾電勢(shì)。
( 4) 為防止傳感器中沉積物或氣泡積存, 傳感器垂直安裝, 被測(cè)液體自下而上流動(dòng)。如條件不允許, 也應(yīng)使傳感器低于出口管, 以免積存氣體; 同時(shí)應(yīng)保證測(cè)量電極在同一水平線上。
( 5) 電極要求與襯里齊平, 以便流體通過時(shí)不受阻礙。電極的安裝位置宜在管道的水平方向, 以防止沉淀物堆積在電極上而影響測(cè)量精度。
( 6) 為保證被測(cè)液體流速分布軸對(duì)稱, 傳感器前應(yīng)有一定長度的直管段。上流側(cè)如有彎頭、三通、異徑管等, 傳感器前應(yīng)有5倍管徑的直管段, 如有各種閥門, 應(yīng)有10倍管徑的直管段; 下流側(cè)的直管段可以短于上流側(cè)。
( 7) 為方便檢修傳感器, 可增加旁路管, 這樣只要關(guān)閉傳感器兩端管道上閥門就可以進(jìn)行調(diào)零操作。
( 8) 信號(hào)線應(yīng)單獨(dú)穿入接地鋼管, 不允許和電源線穿在一個(gè)鋼管里。信號(hào)線一定要用屏蔽線, 長度不得大于30m。若要求加長信號(hào)線, 必須采用一定的措施, 如采用雙層屏蔽電纜、屏蔽驅(qū)動(dòng)等。
( 9) 被測(cè)液體的流動(dòng)方向應(yīng)為傳感器規(guī)定的方向, 否則流量信號(hào)相移180.. ,相敏檢波不能檢出流量信號(hào), 儀表將沒有輸出。
( 10) 被測(cè)流體的流速也有一定的限制, 流速不能低于儀表量程的10%, 流速不超過10m / s。
6.. 常見故障及處理方法
6. 1.. 故障類型
按照故障發(fā)生時(shí)期可分為: ( 1)調(diào)試期故障, 出現(xiàn)在新裝用后調(diào)試初期, 主要原因是儀表選用或設(shè)定不當(dāng)、安裝不妥等。( 2)運(yùn)行期故障, 在運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn), 主要原因有流體中雜質(zhì)附著電極襯里、環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。
6. 1. 1.. 調(diào)試期故障
( 1) 安裝方面
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障, 如將傳感器安裝在易積聚氣體的管網(wǎng)點(diǎn); 安裝在自上而下的垂直管上, 可能出現(xiàn)排空; 傳感器后無背壓, 流體直接排入大氣造成測(cè)量管非滿管。
( 2) 環(huán)境方面
通常主要是管道雜散電流干擾、空間強(qiáng)電磁波干擾、大型電機(jī)磁場(chǎng)干擾等。管道雜散電流干擾一般可采用單獨(dú)接地消除; 若遇到強(qiáng)大的雜散電流, 可采取另外措施使傳感器與管道絕緣等。空間電磁波干擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引入, 通常采用單層或多層屏蔽予以消除。
( 3) 流體方面
通常被測(cè)液體中含有均勻分布的微小氣泡不會(huì)影響電磁流量計(jì)的正常工作, 但隨著氣泡的增大, 儀表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。當(dāng)氣泡大到遮蓋整個(gè)電極表面時(shí), 會(huì)使電極回路瞬間斷路而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng)。測(cè)量混合介質(zhì)時(shí), 如果混合未均勻就進(jìn)入流量傳感進(jìn)行測(cè)量, 會(huì)使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。電極材料與被測(cè)介質(zhì)選配不當(dāng), 也將由于化學(xué)作用或極化現(xiàn)象而影響正常測(cè)量。
6. 1. 2.. 運(yùn)行期故障
( 1) 傳感器內(nèi)壁附著層
由于智能電磁流量計(jì)常用來測(cè)量臟污流體, 運(yùn)行一段時(shí)間后, 會(huì)在傳感器測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障, 這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層, 則電極回路將出現(xiàn)斷路, 儀表不能正常工作。若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率, 則電極回路將出現(xiàn)短路, 儀表也不能正常工作。
( 2) 雷電打擊
雷擊容易在儀表線路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流, 使儀表損壞。它主要通過電源線或勵(lì)磁線圈或傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線等途徑引入, 尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。
( 3) 環(huán)境條件變化
在調(diào)試期間由于環(huán)境條件較好, 流量計(jì)工作正常。一旦環(huán)境條件變化, 運(yùn)行期間出現(xiàn)新的干擾源(如在流量計(jì)附近管道上進(jìn)行電焊、附近安裝大型變壓器等) , 就會(huì)表的正常工作, 流量計(jì)的輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。
6. 2.. 故障現(xiàn)象及處理方法
6. 2. 1.. 通電后無流量信號(hào)輸出( 1) 供電電源或接線不正確, 檢查供電電源或接線是否與說明書要求一致。( 2) 保險(xiǎn)絲熔斷, 用萬用表檢查保險(xiǎn)絲, 并更換。( 3) 管道內(nèi)無流量, 確認(rèn)閥門是否開啟。( 4) 轉(zhuǎn)換器內(nèi)電路板損壞, 可用替代法進(jìn)行檢查, 并更換。
6. 2. 2.. 管道內(nèi)無流量卻有信號(hào)輸出( 1) 電磁波干擾, 檢查信號(hào)電纜, 進(jìn)行屏蔽處理。( 2) 雜散電流干擾, 檢查接地電阻, 重新接地。.( 3) 傳感器參數(shù)設(shè)置不正確, 重新設(shè)置參數(shù), 減少增益。
6. 2. 3.. 輸出信號(hào)波動(dòng)大( 1) 被測(cè)液體內(nèi)含有大量的氣泡或被測(cè)液體未混合均勻, 改變傳感器安裝位置。( 2) 管道震動(dòng)或抖動(dòng)大, 在流量計(jì)上流2~ 3d 處加裝固定支架。( 3) 電極材料選型不恰當(dāng), 重新選擇電極。
6. 2. 4.. 測(cè)量值與真實(shí)值偏差大( 1) 安裝位置不正確, 按要求重新進(jìn)行安裝。( 2) 傳感器測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)有附著物, 拆下清洗。( 3) 傳感器襯里磨損嚴(yán)重, 檢查并更換。( 4) 參數(shù)設(shè)置不正確, 根據(jù)實(shí)際情況重新設(shè)定參數(shù)。
7.. 結(jié)束語
由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展, 元器件的集成化、小型化、智能化, 使電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的體積大大減小。矩形波激磁和非均勻磁場(chǎng)等技術(shù)的使用, 使傳感器要求使用測(cè)量直管長度也進(jìn)一步縮短, 體積縮小, 重量減輕。近幾年電磁流量計(jì)的主攻方向是口徑為200mm 以下、傳感器與轉(zhuǎn)換器結(jié)合在一起的智能型電磁流量計(jì)。參考文獻(xiàn): [ 1] 李新光, 張華, 孫巖, 等. 過程檢測(cè)技術(shù)[m ] . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004. [ 2] 杜維, 張宏建, 樂嘉華. 過程檢測(cè)技術(shù)及儀表[m ]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1998. [ 3] 蔡武昌. 流量計(jì)應(yīng)用指南叢書[m ]. 北京: 中國石化出版社, 2004. [ 4] 劉欣榮. 流量計(jì)[m ] . 第二版. 北京: 水利電力出版社, 1989. [ 5] 梁國偉, 蔡武昌. 流量測(cè)量技術(shù)及儀表[m ]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002. (許雪軍編發(fā))--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：