非满管电磁流量计在污水测量中的应用

　　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)。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。TIDALFLUX IFM4000PF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时都可测出流速,而且又避免了测量管中沉淀物给测量带来的影响。