电磁流量计在供水行业中的应用
1 前言
近年来，随着国内供水行业自动化技术水平不断提高以及贸易结算计量的要求，电磁流量计得到了越来越普遍的应用和推广，特别是在上海供水行业中SGAIC型电磁流量计应用已经得到了广泛的认可。
2 基本原理
根据法拉第电磁感应定律，即导电液体在磁场中切割磁力线运动时，导体中产生感应电势(见图)，其感应电势的大小与磁感应强度、流体做切割磁力线强度等因素成正比。
.jpg) 感应电势产生原理图 |
电势由下式给出：
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流量流体时，流体流过垂直于流动方向的磁场，导电性液体的流动感应出一个与平均流速或单位体积流量成正比的电压，因此只要被测的流体具有最低限度的电导率，其感应电压信号通过两个与液体直接接触的电极检出，并通过电缆传送到放大器，然后，转换成统一的输出信号。
3 主要技术特点和使用安装要求
3.1 电磁流量计的主要技术特点
① 由于测量结果与液体的压力、温度、电导率等物理参数无关，所以测量精确度高、工作可靠。
② 测量管内无阻流件，因此无附加压力损失，即对自来水测量无附加水头损失。
③ 只有管道和电极与被测液体接触，因此，只要合理选择电极材料，即可达到耐腐蚀、耐磨损的要求。具有使用寿命长，维护要求低的特点。
④ 可以测定正、反方向流体的流量。
⑤ 输出信号方式比较灵活。有脉冲、电流、频率等方式。
3.2 电磁流量计的使用和安装要求
① 电磁流量计的上游管道至少有5倍管径长度的直管段，它的下游至少有3倍管径长度的直管段。在条件允许的情况下，放宽流量计前置直管道长度在10倍管径以上。
② 在电磁流量计的安装中，传感器接地环要可靠地接地，接地电阻要不大于l OΩ。
③ 要在使用环境的选择中注意避免外部的电磁干扰，特别是避免工频电磁场的干扰。
④ 对流量计上游管道中在前置距离外安装阀门，特别是蝶阀或直角弯管等严重影响流态特性的场合，最好在流量计上游5～10倍管径的直管内安装整流器，以达到稳定水流流态，提高计量准确度的目的。
4 电磁流量计在供水行业安装配置及使用情况
基于电磁流量计的测量原理及测量特点，目前已成为供水行业广泛应用的产品。从1989年使用第一台电磁流量计以来，到目前为止，上海市自来水公司使用了上海光华爱而美特公司的电磁流量计总计400余台，直径从DN15～DN3000不等，主要用于水厂原水的贸易计量、加矾计量、反冲洗水量计量、出水泵房单管计量、厂用水计量以及出厂水总管贸易计量。还有区域公司的管网连接边界用于相互馈水的贸易计量。由于水质腐蚀性和磨损性都不强，除了原水选用刮刀式电极和加矾计量选用白金电极外，一般选用橡胶衬里和不锈钢电极即达到测量要求。
5 电磁流量计在线校验方法
电磁流量计出厂时其精确度已经过实验室标定。但一旦使用于现场，由于受环境条件、流体特性以及仪表本身如元器件损坏等原因引起仪表运行故障等情况，对于首次安装投运前或长期使用后的流量计有必要进行一次常规的现场校验。由于电磁流量计的传感器安装在供水管道中，难以拆下送至实验室进行检查，而目前在流量计量范围内，国家和地方对大口径流量计尚未有现场条件下进行在线检验的规程和其它法规文件。为了保证电磁流量计在首次安装、故障修复以及长期使用后的精度和可靠性，而又不影响自来水的日常供应，我公司1995年制订了《电磁流量计检验规程》作为本企业内部计量管理标准的一部分，经过几年的现场检验，摸索经验，不断完善，在1998年我公司进行IS09002质量管理评审中获得通过，并已在市原水及各区域公司各水厂中推广应用。
5. 1 校验的主要内容
① 对电磁流量计励磁线圈进行安全绝缘测试，应大于20MΩ。
② 对电磁流量计励磁线圈进行铜电阻测试，应与原出厂值相同(环境温度相同时)。
③ 对电磁流量计传感器电极对地电阻进行测试，若电阻值在2一20kf之间，并伴有充放电现象，两只电极的电阻相近，则认为好的。
④ 对电磁流量计转换器励磁电流进行测试，观察其输出与转换器原电流的值，误差不超过士0. 25mA o
⑤ 对电磁流量计转换器模拟量输出及频率输出进行测试，观察其线性变化情况，并计算其最大线性误差，应不超过士0.5%。.
⑥ 对DN 1200mm以上的电磁流量计，应测试推动级NB，电流误差不超过12mA。
5.2 在线测试情况分析
以2001年南市水厂周期检验为例，共检验28台，其中有出厂水计量、加矾计量、原水进水计量等。从传感器一部份测试情况看:编号为71620-418, 63325-956的电磁流量计励磁线圈绝缘电阻分别为3MΩ, 0. 5MΩ，小于20MΩl，经仔细分析检查，原来在开挖过程中，由于施工不当，将励磁电缆绝缘损坏。解决办法是更换损坏的励磁电缆，使传感器恢复正常绝缘值，其余均符合安全性要求;电极对地电阻对称性较好，并伴有冲放电现象;励磁电流其输出与转换器原电流标称值相符，其误差不超过士0. 25mA。
从转换器测试情况看:编号为81141-413,81139-413电磁流量计电流输出最大误差超过0.5%，与生产厂联系，由生产厂家进行维修解决。
通过对电磁流量计在线检验，我们可以及时正确地发现电磁流量计是否存在故障或隐患，为保证电磁流量计的正确计量提供了可靠的依据和保障，有利于今后更好地管理好、使用好电磁流量计。
6 使用过程中存在的难点、故障以及解决办法
电磁流量计具有较高的稳定性，仪表设备本身一般很少发生故障。但是由于环境条件的变化或安装工况条件所限，也发生了一些问题或故障，应该加以解决或避免，主要表现为以下几种情况:
① 没有满足流量计的安装条件，电磁流量计对管道的直管段要求较高，在新建水厂设计时可以尽量满足，而对老水厂改造或加装来说，以上条件就变得几乎苛刻。由此影响了测量稳定性。其解决方法为加装整流管以改善流动特性。
② 被测水的流速过低，由此影响测量的精度。特别是在一些区域边界安装的流量计，由于处于区域公司管网末梢，压差小而造成流速过低。其解决办法是尽量开启边界两边阀门。
③ 管道水中有气，造成测量波动大影响稳定性。其解决办法要设法找到气的来源并加以解决，必要时在管道中加装排气阀。
④ 安装在原水管道中流量计的传感器电极表面被淤泥沉积污染，影响测量。其解决方法为选用刮刀式电极，并定期进行维护清洗。
⑤ 雷击造成电磁流量计的转换器损坏，以致无法测量。其解决办法为在转换器信号输人端、励磁电流输人端和工作电源端分别加装相应的避雷器。
⑥ 电磁流量计人口管道中异物堆积，造成被测水体流动特性突变由此影响测量精度造成较大的误差。其解决方法为及时清除管道中堆积的异物。
7 结束语
总之，电磁流量计所具有的测量精度高、稳定性好和适用范围广的特点，为水厂实现自动化控制和公平贸易计量提供了有力的技术保证，发挥巨大的作用。今后，随着技术、应用和性价比的不断完善提高，电磁流量计必将在供水行业中取得越来越广泛的应用。
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