水处理工程中污水量的测量方法有很多种，如电磁流量计、巴歇尔计量槽，超声波流量计、涡街流量计、转子流量计等，其中运行能耗最低的流量计之一就是电磁流量计，且以满管电磁流量计应用最为广泛。本文将着重介绍满管电磁流量计的特点、选型、安装及应用。

 

1 1  满管电磁流量计测量原理

        满管电磁流量计用于测量满流状态的管道内导电液体的流量，其测量原理是基于法拉第电磁感应定律。在被测管道的管壁上安装一对检测电极，当管道中的导电液体沿管道轴线方向运动时，导电液体便切割磁力线，产生了感应电动势。传感器将产生的感应电动势转换成信号，并通过信号电缆送到转换器。转换器将信号进行放大，并通过一系列数字处理后，最终转换成流量信号，并以标准信号输出。可见流量的测量值只与导电液体的平均流速有关，与液体的粘度、温度等因素无关。

 

2 2  适用条件

        （1）被测液体的电导率一般不低于 5x10-6S/cm；

        （2）管道内液体始终保持满管流状态，且满足流速要求；

        （3）被测液体不能含有较大气泡；

        （4）被测液体不能具有较高温度。

 

3 3  选型参数

3.1  量程范围

        量程范围指流量计可测得的最大流量与最小流量的范围。设计时选择电磁流量计的量程上限值可为被测管道最大流量值的 1.3 倍。此外，为了保证测量精度，正常流量应在量程上限值的 50%以上。

 

3.2  流速与口径

        流量测量范围上限值的流速应在 0.5m/s~10m/s 范围内选定，下限值的流速应为上限值的 1%~5%。

 

        污水厂内输送污水或者粘度不高的液体的管道流速一般在 1.5~3m/s 之间。易粘附、堆积、结垢的液体，管道流速一般不低于 2m/s，最好 3m/s 以上。腐蚀性的液体，管道流速一般要低于 2m/s。电磁流量计的口径通常与被测管道相同，当液体流速不满足上述要求时，电磁流量计的口径可比被测管道略小或略大，以保证流速满足要求。

 

3.3  工作压力

电磁流量计的使用压力必须低于其工作压力，目前国内生产的电磁流量计的压力规格为：

        口径<50mm，工作压力为 1.6MPa；

        50mm≤口径≤900mm，工作压力为 1.0MPa；

        口径≥1000mm，工作压力为 0.6MPa；

 

4  选择结构形式

        电磁流量计按照传感器是否与转换器连为一体，可分为一体式和分体式两种结构形式。

 

4.1  一体式

一体式电磁流量计的特点是转换器与传感器安装在一起，现场显示；除了供电和输出信号电缆外，不需要另外连接专用的电缆。

        优点：安装简单、敷线方便。

        缺点：精度较低、不耐高温、不宜安装在地面以下。

 

4.2  分体式

分体式电磁流量计的特点是通过专用的信号电缆将传感器和转换器连接起来，转换器通常安装在离传感器不太远的地方，可以远传显示。

        优点：精度较高、耐高温、适用于环境条件较差的场所、便于观察数据。

        缺点：安装和敷线要求严格。

 

4.3  选择要点

现场环境条件较好的情况下，通常选用一体式电磁流量计。

分体式电磁流量计可用于以下情况：

        （1） 环境温度或流量计转换器表面受辐射温度大于 60℃；

        （2） 现场湿度较大或者存在腐蚀性气体；

        （3） 安装在井下或者高空；

        （4） 管道震动较大。

 

5 5  选择供电方式

5.1  供电方式分类

根据供电电源的不同，电磁流量计的供电方式有三种。

        （1）交流电源（220V AC）目前应用最多，一般工程现场都有 220V 电源，流量计接线方便。

        （2）直流电源（24V DC）主要用于现场不允许使用交流电或者从安全方面考虑采用低压直流电的场所。

        （3）电池（3.6V DC）目前应用不是很多，主要用于现场没有任何电源的场所。

 

5.2  选择要点

在选择电磁流量计的供电方式时可以考虑以下几个方面：

（1）传感器与转换器的距离（分体式）

        传感器与转换器连接用的专用屏蔽电缆最大长度只能做到 99 米，超过 99米信号会衰减很厉害，如果这种情况下还采用 24V 供电就很难测量了。因此，在电磁流量计与控制室距离不远的情况下（99 米以内），可以选择直流电源（24V DC），这样可以节省供电电源，电缆敷设走桥架时也不用加隔板。但是当电磁流量计距离控制室较远时（100 米以上），最好用交流电源（220VAC）。

（2）防爆要求

        交流电源（220V AC）供电在现场做到的最大限度是隔爆级，直流电源（24VDC）可以做到本安级，设计时应考虑现场对仪表防爆等级的要求。

 

6  选择衬里材料

电磁流量计测量管的衬里材料取决于被测液体的温度和化学性质，常用的三种衬里材料见表 6.1 所示。

表6.1 常用衬里材料及其适用条件

7  安装要求

7.1  直管段长度

        （1）上游直管段长度：电磁流量计电极中线上游直管段长度必须满足 5 倍管道直径的长度。

        （2）下游直管段长度：电磁流量计电极中线下游直管道长度通常为 2~3 倍管道直径的长度。

 

7.2  传感器安装

        传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可，不受限制。但是测量固液两相流体最好垂直安装，自下而上流动，可以避免水平安装时衬里下半部的局部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。

 

7.3  转换器安装

        分体式电磁流量计的转换器安装在传感器附近或仪表室。转换器与传感器的间距一般不超过 100 米。

        为了避免干扰信号，信号电缆必须单独穿在接地保护钢管内，不能把信号电缆和电源线安装在同一钢管内。

 

7.4  接地

        传感器必须单独接地，接地电阻 100Ω以下。

        传感器测量管的金属管体与液体应同为地电位，接地系统的接地电阻应小于10Ω，所有传感器与连接管道必须有良好的连线，如果连接管道是非金属管道或者管道内有绝缘涂层，则应选用接地法兰。

7.5  安装环境

        （1）测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免安装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应时，要装在反应充分完成段的下游；

        （2）尽可能避免测量管内变成负压；

        （3）选择震动小的场所，特别对一体型仪表；

        （4）避免附近有大电机、大变压器、以免引起电磁场干扰；

        （5）宜安装在易于实现传感器单独接地的场所；

        （6）尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；

        （7）转换器安装的环境温度在-10℃~45℃之间；

        （8）环境相对湿度在 10%~90%范围内；

        （9）传感器尽可能避免受阳光直照；

        （10）尽量避免雨水浸淋或被水浸没。

8  结束语

        电磁流量计作为水处理工程中一种常用的流量测量仪表，其测量结果的精确程度与设计人员是否正确选型，施工人员是否正确安装密不可分。只有在选型正确、安装正确的前提下才能让电磁流量计发挥其作用，满足工程精确计量的要求。