電磁流量計基本原理及其在供水系統(tǒng)中的應用研究
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發(fā)布時間：1970-01-01 08:00:00
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〔摘要〕電磁流量計在供水系統(tǒng)中的應用比較廣泛，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)中的應用。
引言
隨著我國供水行業(yè)的不斷發(fā)展，要求供水流量計量更加精確，以便為供水和分配提供準確的參考，也是提升供水企業(yè)經(jīng)濟效益的重要手段。電磁流量計在供水系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，和電導率、壓力、溫度無關(guān)，不受這些參數(shù)的影響，計量的精確性和可靠性高。電磁流量計需要結(jié)合計算機信息技術(shù)，對信號進行采集、轉(zhuǎn)換、分析，然后精確模擬，來分析流量變化，其優(yōu)點是操作簡便，精確度高，減少了人工識別等流程。
1、電磁流量計的基本原理
電磁流量計是基于電磁感應定律，將流體作為一種導體，通過磁力線時，切割磁場，進而產(chǎn)生了電動勢感應電動勢E=K×V×B×D，其中E指的是感應電動勢，K則是儀表常數(shù)，V為平均流速，B指的是磁感應強度，D則是測量管的內(nèi)直徑。流體垂直于磁場方向流動，感應電動勢與單位體積電壓或平均流速成正相關(guān)，通過測量感應電壓的信號，并經(jīng)放大器處理，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的輸出信號。
2電磁流量計在供水系統(tǒng)中的應用研究
2．1電磁流量計的主要技術(shù)特點和使用安裝要求
2．1．1電磁流量計的主要技術(shù)特點
電磁流量計的技術(shù)特點主要包含5個方面，第一，測量管內(nèi)無阻流件，壓力損失小，供水流量測量受到的干擾較小。第二，由于測量的結(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液體接觸，因而對電極的影響不大，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，可以測定正反方向的流量。第五，輸出信號的方式非常靈活，可以針對工作環(huán)境的特點，針對性地選擇，如電流、頻率、脈沖等。
2．1．2電磁流量計的使用和安裝要求
電磁流量計的使用和安裝需要按照嚴格的要求，一般需要從4個方面著手，第一是對上下游管道有明確的規(guī)定:對于上游超過5倍管徑長度的直段管，下游超過3倍管徑長度的直段管，在遇到特殊的工作環(huán)境時要增加上下游管的長度。第二，要嚴格控制好接地電阻，一般在10歐姆以下。第三，要避免外部電磁對電磁流量計的干擾。第四，在上游管道安裝閥門，尤其是在嚴重影響流態(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，精確計量。
2．2電磁流量計的在線校驗
電磁流量計在購買之前已經(jīng)在廠商處經(jīng)過了校驗，但是供水系統(tǒng)的環(huán)境較為復雜，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，電磁流量計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行常規(guī)的現(xiàn)場校驗，但是電磁流量計安裝在供水管道中，拆卸困難，需要進行在線校驗。在線校驗主要包含5個方面的內(nèi)容，其一，對勵磁線圈進行銅電阻測試，在相同環(huán)境溫度的情況下，電阻值與原出廠值一致。其二，測試勵磁線圈的安全絕緣性，其絕緣電阻值必須超過20兆歐姆。其三，對傳感器電極對地電阻進行測試，如果電阻值在2～20kv之間，則需要經(jīng)過多次測試，取穩(wěn)定的測試值，當出現(xiàn)充放電現(xiàn)象，且兩極電阻值接近時才合格。其四，測試轉(zhuǎn)換器勵磁電流時要觀察轉(zhuǎn)換器原電流值和輸出值，當誤差小于0．25mA時則為合格。其五，測試轉(zhuǎn)換器模擬量輸出及頻率輸出，當最大的線性誤差低于0．5%時為合格。
2．3電磁流量計在供水系統(tǒng)中的應用
2．3．1用于區(qū)域計量
電磁流量計在城市管網(wǎng)中的應用比較普遍，尤其是對于供水的計量和分配起著至關(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，漏損不嚴重，因而需要選擇靈敏度高的電磁流量計，并且測量范圍要寬。
2．3．2作為結(jié)算水表使用
供水流量計量的一個重要目的就是水表結(jié)算，電磁流量計作為結(jié)算水表使用，具有重要的參考作用。流量計的管理程序為:對電磁流量計的需求進行分析，如型號、數(shù)量等，然后采購、存檔、安裝、使用、校核等，并需要定期的維護。
2．3．3用于水廠水量計量
電磁流量計在當前的水廠中應用非常廣泛，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)還會出現(xiàn)一定程度的故障，出現(xiàn)異常導致計量不準確，電磁流量計可以及時地反應機組異常或上水管路爆管等故障。電磁流量計為城市管網(wǎng)的調(diào)度提供參考，出水長壓力與流量計共同工作，為機組運行提供數(shù)據(jù)參考。電磁流量計的穩(wěn)定性好，測量的精度高，但是需要同等精度級的進口超聲波流量計進行校核，并設(shè)定校核的時間，可以更好地控制誤差。
2．4電磁流量計使用中存在的難點及解決方法
供水系統(tǒng)使用的環(huán)境比較復雜，需要電磁流量計具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，但實際使用中也存在各種問題和難點，以下作簡要的分析。
(1)沒有滿足流量計的安裝條件。電磁流量計的安裝對直管段的要求高，但在老舊的供水系統(tǒng)中安裝存在難度，會影響測量的穩(wěn)定性，可以通過加裝整流管來改善流態(tài)特性。
(2)被測水的流速過低。水流流速與感應電動勢成正比，但是如果水流流速過低，會影響測量的精度，尤其是在管網(wǎng)的末梢，相應的方法是盡量開啟邊界兩邊的閥門。
(3)傳感器的表面要清潔，不能有污泥，如果有污泥，會因為污泥的導電性影響測量的精準。在選用電極的時候，可以采用刮刀式的電極，并制定好維護計劃，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，會擾動正常測量，影響測量值的精準。當管道中出現(xiàn)水氣時，要及時尋找原因并做相應的處理，必要時可以加裝排氣閥排除水氣。
(5)電磁流量計入口管道要保持通暢，不能有堆積物，否則會影響電磁流量計的流態(tài)特性，影響測量的精度，造成測量誤差，因此需要及時清理。
(6)雷擊損壞電磁流量計是常見的事故，輕微的也會影響其工作的精確性，如信號干擾等。尤其是在較為空曠的郊區(qū)，雷雨覆蓋的面積大，會對電磁流量計帶來很大的影響，需要安裝相應的避雷裝置。在處理此類問題時，需要做好電源保護、接地保護等工作。防雷避雷的工作十分重要，通常做地網(wǎng)、安裝避雷針、在電磁流量計井上建房等，這樣可以明顯提高電磁流量計的防雷避雷能力。如不能根本性解決此類問題，需要進行分離保護，還能降低損失。
