水行業(yè)電磁流量計的選型及要點

引水工程、自來水廠、污水處理廠進、出口水流量計量是水行業(yè)中的關(guān)鍵計量，是企業(yè)統(tǒng)計產(chǎn)量、生產(chǎn)成本、管網(wǎng)漏失和能源單耗等主要生產(chǎn)運行指標的重要依據(jù)，是水行業(yè)*的計量環(huán)節(jié)。進出、水流量計量儀表的選型顯得較為關(guān)鍵，如何正確選用流量儀表和提高計量檢測水平是企業(yè)一項重要的工作。

引水工程、自來水廠、污水處理廠進出口水流量計量使用的流量計與其它領(lǐng)域相比具有其特殊的要求。首先，流量計的口徑比較大，一般DN300mm－DN1000mm的范圍，國內(nèi)已成功使用的電磁流量計zui大口徑達到DN3000mm；上海肯特智能儀器公司今年供應(yīng)深圳水務(wù)zui大口徑達到DN3200mm。其次，水的流量計量量值較大，一般為數(shù)千到幾萬m3/h；另外，為了保證滿足供、排水貿(mào)易計量的要求，所選型的流量儀表要求準確度高；由于流量儀表口徑大而安裝位置局限所以對直管段的要求不能過高。針對進、出口水流量特點，我們選擇流量儀表時就要注意以下幾方面：

1.工藝管路口徑大要求流量儀表的壓力損失越小越好。一般不采用管道局部縮徑的方法提高流速； 

2.新設(shè)計安裝的管路，一般均選擇適當?shù)牧魉佟Ｒ驗榱黧w的流速太低，流量儀表的口徑就大，相應(yīng)的儀表的投資增大。流體的流速太高，會造成動力壓力損耗大，導(dǎo)致運行成本上升，都是不經(jīng)濟的，但選型時要為今后的擴建留有流量的余量； 

3.由于流體的流速較低，流體中的污垢、在較長時間運行后會出現(xiàn)淤泥和水垢等極易在管道內(nèi)壁和電極上沉積。在工程設(shè)計時應(yīng)考慮儀表與流體接觸部分的清洗；如無法清洗又選用電磁流量計時可以采用刮刀式電極； 

4.儀表的測量量程范圍要求大。有些水流量夜間和白天、冬季和夏季流量相差懸殊，多達好幾倍，因此，這些水的流量計，就要求量程范圍度特別大； 

5.儀表的防護等級要求高。大口徑管路大多埋地敷設(shè)，為的是節(jié)省投資和空間，在北方，也是防凍的需要。因此分體式流量傳感器大多被安裝在儀表井內(nèi)。由于雨水、井壁滲漏和管路外漏等原因常常引起井內(nèi)水位上升而淹沒流量傳感器，所以設(shè)計時就應(yīng)估計到這種情況，選用潛水型的流量傳感器，例如IP68的防護等級。同時儀表井做好防水工程處理。 

6.由于大口徑流量儀表的檢定往往拆卸、運輸和安裝困難，工藝上又不允許斷流和停產(chǎn)，希望儀表能在線進行干式標定。 

引水工程、自來水廠、污水處理廠進、出口水流量計量主要使用了以電磁流量計為主的多種流量計。并大量使用了電磁流量計和超聲波流量計等，少量應(yīng)用插入式流量計（渦輪流量計和電磁流量計等），并大量更新為智能化、高精度、多功能的流量儀表。并且已實現(xiàn)或部分應(yīng)用了有線、總線式數(shù)字通信方式（如MODBUS、PROFBUS、HART等）以及無線的通信方式，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和抄表，并將流量數(shù)據(jù)遠傳到中控室和公司調(diào)度室。

一、電磁流量計的測量原理和優(yōu)點

電磁流量計的工作原理基于電磁感應(yīng)定律的電磁流量計，它是一種測量原理經(jīng)典、技術(shù)較成熟、長期穩(wěn)定性好、維護量小大量使用的流量計量儀表，也是引水工程、自來水廠、污水處理廠進、出口水流量計量zui常用的流量計。該種儀表具有下列特點。

1、無可動部件，可靠性高，長期穩(wěn)定性好維護量小； 

2、無附加阻力。這一點對大口徑流量計有特別重要的意義； 

3、測量度高。典型產(chǎn)品度可達到±0.5%R； 

4、量程范圍度大。保證精度的范圍度一般可達40∶1，在v＝0.08m/s時，基本誤差仍可小于±2%R； 

5、直管段要求相對較低。對于大口徑管路，這一點也很重要。有多種流量計要求前后直管段達到5D，3D。 

6、有大口徑電磁流量計和超聲波流量計的產(chǎn)品可供設(shè)計選型。電磁流量計大提供DN3200的產(chǎn)品，超聲波流量計可以達到更大的口徑，從而能滿足大口徑、大流量的水流量測量的需要； 

7、品種齊全。有一體式IP65、分體式潛水型IP68產(chǎn)品； 

8、其不足之處是被測的流體的電導(dǎo)率必須大于5µs ，并且儀表的價格隨著口徑增大價格增高 

二、電磁流量計的技術(shù)進展

電磁流量計成為發(fā)展較快且技術(shù)較成熟的流量儀表，并成為引水工程、自來水廠、污水處理廠進、出口水流量計量的流量計。隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電磁流量計的設(shè)計和制造技術(shù)也獲得了突飛猛進的發(fā)展。傳感器的制造工藝采用了適合多種場合的各種襯里工藝（四氟塑料、F4、氯丁橡膠、陶瓷襯里等），并在勵磁線圈結(jié)構(gòu)和外殼防護方面進行優(yōu)化和改進，大口徑電磁流量傳感器基本滿足IP68。儀表的可靠性進一步提高，電磁流量轉(zhuǎn)換器智能化技術(shù)進一步完善和提高，低功耗單片機微處理器、DSP技術(shù)和軟件編程技術(shù)，實現(xiàn)了電磁流量計勵磁方式的優(yōu)化和智能化（多頻勵磁、雙頻勵磁等），并實現(xiàn)拓寬量程（測量范圍度50:1，）、補償測量誤差、零點校正、勵磁及系統(tǒng)自診斷、正反相流判斷、空管與非滿管的自診斷等功能，極大地增強了電磁流量計技術(shù)性測量功能，改善了可靠性和穩(wěn)定性。為滿足FCS新型控制系統(tǒng)的要求，新型電磁流量計應(yīng)用了計算機串行通信技術(shù)，采用于PROFBUS-DP、PROFBUS-PA、HART等現(xiàn)場總線數(shù)字通信協(xié)議，實現(xiàn)了與上位機的雙向數(shù)字通信，提高了系統(tǒng)的自動化水平和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ａ硗饩哂须姶偶嫒菪浴⒖股漕l干擾的技術(shù)（RFI、EMC）技術(shù)的應(yīng)用，引水工程、自來水廠、污水處理廠中使用了大量的大電機等電氣設(shè)備和雷電的電磁輻射及大功率電氣設(shè)備以及變頻器的使用會引起的電網(wǎng)擾動等是影響智能化電磁流量計正常工作的主要因素之一。抗ESD的PCB電路板布局和布線技術(shù)、開關(guān)電源電磁干擾抑制EMI技術(shù)、PCB屏蔽和接地技術(shù)等已經(jīng)得到不同程度的應(yīng)用，可以有效地抗干擾。

國外在電磁流量計的制造技術(shù)取得了重大進展，以往測量管和襯里主要采用粘結(jié)劑的技術(shù)，由于受制于粘結(jié)劑的溫度和強度，即使襯里材料選用抗腐蝕的聚四氟乙烯，其在工藝條件下流體的工作在160℃范圍內(nèi)。現(xiàn)在國外采用金屬耦合技術(shù)可以將二種不同材質(zhì)的金屬或金屬與非金屬進行耦合和粘結(jié)其粘結(jié)強度大幅度提高，據(jù)悉聚四氟乙烯的襯里可以達到230℃，這個重大的突破。這樣將大大地擴展了電磁流量計的應(yīng)用范圍。

三、電磁流量計的選型和安裝注意點

應(yīng)用于水處理系統(tǒng)中的水計量使用電磁流量計，其襯里材料多選用氯丁橡膠，因其有較好的耐磨性；水處理的化學(xué)藥劑的計量，襯里材料多選用抗腐蝕的聚四氟乙烯。其安裝時應(yīng)注意遠離外界的電磁場源，以免影響傳感器的工作磁場及干擾流量測量信號，傳感器水平安裝時，要求兩個電極的中心軸線處于水平狀態(tài)，防止顆粒雜質(zhì)沉積，影響電極工作。測量管內(nèi)應(yīng)為滿管，不允許大量氣泡通過傳感器，當不能滿足條件時，應(yīng)采取相應(yīng)措施。

為使儀表可靠地工作，提高測量度，不受外界寄生電勢的干擾，傳感器應(yīng)有良好的單獨接地線，且接地電阻應(yīng)小于10Ω，尤其是安裝在陰極保護管道上時。如在某廠出廠干管上安裝的電磁流量計，由于管道采用了陰極保護，防護電解腐蝕的管道內(nèi)壁和外壁之間是絕緣的，被測介質(zhì)沒有接地電位所以就無法正常工作。假如電磁流量計傳感器內(nèi)置接地電極就不會存在這樣的問題。

轉(zhuǎn)換器應(yīng)安裝在符合其防護等級要求的場所，在滿足安裝環(huán)境、使用要求的前提下，轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的距離和連接電纜越短越好、并且不能使用電纜中間連接，減少可能產(chǎn)生的強電信號的干擾。

四、電磁流量計在線校驗方法

電磁流量計出廠時其精度已經(jīng)過實流檢定。但一旦使用于現(xiàn)場，由于受環(huán)境條件、流體特性以及儀表本身如元器件老化等原因引起儀表運行故障等情況，對于安裝投運前或長期使用后的流量計有必要進行一次常規(guī)的現(xiàn)場校驗，為今后的精度變化的方向有一個依據(jù)。由于電磁流量計的傳感器安裝在工藝的水管道上，難以拆下送至實流檢定，而目前在流量計量范圍內(nèi)，國家和地方對大口徑流量計擬制訂了《電磁流量計檢驗規(guī)程》成為有現(xiàn)場條件下進行在線檢驗的規(guī)程和其它法規(guī)文件。為了保證電磁流量計在安裝、故障修復(fù)以及長期使用后的精度和可靠性，作以下的必要校驗：

電磁流量計校驗的主要內(nèi)容：

① 首先對電磁流量計勵磁線圈進行絕緣測試，測試值應(yīng)大于20MΩ。 

② 對電磁流量計勵磁線圈進行銅電阻值測試，測試值應(yīng)與原出廠值相同（環(huán)境溫度相同時）。 

③ 對電磁流量計傳感器電極對地電阻進行測試，若電阻值在2一20kΩ之間，并伴有充、放電現(xiàn)象，兩只電極的電阻相近，則認為好的。 

④ 對電磁流量計轉(zhuǎn)換器勵磁電流進行測試，觀察其輸出與轉(zhuǎn)換器原電流的值，測試值誤差不超過士0. 25mA。 

⑤ 對電磁流量計轉(zhuǎn)換器模擬量輸出及頻率輸出進行測試，觀察其線性變化情況，并計算其zui大線性誤差，應(yīng)不超過士0.5%。 

⑥ 對DN 1200mm以上的電磁流量計，應(yīng)測試推動級NB，電流誤差不超過12mA。 

通過對電磁流量計在線檢驗，我們可以及時正確地發(fā)現(xiàn)電磁流量計是否存在故障或隱患，為保證電磁流量計的正確計量提供了可靠的依據(jù)和保障，有利于今后更好地管理好、使用好電磁流量計。