石灰水處理聚丙烯酰胺凝聚劑流量計(jì)

電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法 拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。

應(yīng)用行業(yè)：

適用于測(cè)量封閉管道中導(dǎo)電液體和漿液的體積流量，如潔凈水、污水、各種酸堿鹽溶液，泥漿、礦漿、紙漿以及食品方面的液體等，廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、水處理、化工、輕工、紡織、電力和采礦等行業(yè)。

結(jié)構(gòu)：

主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。

磁路系統(tǒng)：

其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用永磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導(dǎo)致兩電極之產(chǎn)蝗內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，永磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟(jì)，所以一般采用交變磁場(chǎng)，且是50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生的。

測(cè)量導(dǎo)管：

其作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過(guò)。為了使磁力線通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路，測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。

電極：其作用是引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過(guò)時(shí)不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測(cè)量精度。外殼：應(yīng)用鐵磁材料制成，是分配制度勵(lì)磁線圈的外罩，并隔離外磁場(chǎng)的干擾。襯里：在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測(cè)液體，其作用是增加測(cè)量導(dǎo)管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。轉(zhuǎn)換器：由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。其任務(wù)是把電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)。
主要特點(diǎn)：
·極強(qiáng)的抗腐蝕能力，幾乎可測(cè)任何導(dǎo)電液體
·測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響
·抗干擾力強(qiáng)，幾乎不受外界干擾
·儀表內(nèi)部無(wú)任何阻流部件，無(wú)壓損，屬于節(jié)能型儀表
·直管段要求低，可在線標(biāo)定
·具有自檢和自診斷功能，方便檢修
·在現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)用戶實(shí)際需要在線修改量程 

技術(shù)參數(shù)：

污水流量測(cè)量中流量計(jì)的選型與探討：

污水流量計(jì)本身受到眾多因素，如：管道、口徑大小、形狀（圓形、矩形）、邊界條件、介質(zhì)的物性（溫度、壓力、密度、粘度、臟污性、腐蝕性等）、流體的流動(dòng)狀態(tài)（紊流狀態(tài)、速度分布等）以及安裝條件與水平的影響。面對(duì)國(guó)內(nèi)外十幾類、上百個(gè)品種的流量?jī)x表，（先后發(fā)展起來(lái)的有容積式、差壓式、渦街式、面積式、電磁式、超聲波式和熱式流量計(jì)等類型），如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是應(yīng)用好流量?jī)x表的前提和基礎(chǔ)。除了儀表自身質(zhì)量要得到保證，工藝數(shù)據(jù)的提供和儀表的安裝、使用、維護(hù)是否合理也相當(dāng)重要。本文介紹在污水流量測(cè)量中經(jīng)常使用的電磁式、渦街式、節(jié)流式等幾種流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)，并結(jié)合污水處理工藝特點(diǎn)，從理論和實(shí)踐兩方面闡述它們各自的特點(diǎn)。

1 電磁流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

電磁流量計(jì)自20世紀(jì)50年代末國(guó)內(nèi)工業(yè)應(yīng)用以來(lái)，七八十年代在流量測(cè)量中運(yùn)用和發(fā)展很快。電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線方向流動(dòng)，因而在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX
     

式中：EX－－為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，V；
      B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；
      D為兩電極間的距離，mm；
      υ為被測(cè)介質(zhì)的平均流速，m/s。

被測(cè)介質(zhì)的流量Q與d（等同于D，均指兩極間距離）和υ有關(guān)：
    

由上面兩式得：
    

當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B與兩極間距離d一定時(shí)，則：

    EX =K × Q               （4）

其中，K=4×10-4/πd ，為常數(shù)。

由式（4）可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX與被測(cè)介質(zhì)流量（流速）成正比，電磁流量計(jì)不受溫度、壓力、粘度、密度等外界因素的影響，測(cè)量管內(nèi)部無(wú)收縮或凸出部分的壓力損失，另外，流量元件檢測(cè)出的信號(hào)，是一個(gè)與流體平均流速成精確線性變化的電壓，它與流體的其他性質(zhì)無(wú)關(guān)，具有很大的優(yōu)越性。

根據(jù)污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導(dǎo)電能力等特性，測(cè)量污水的流量，電磁流量計(jì)是一個(gè)很好的選擇。它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，安裝、操作、維護(hù)方便，如測(cè)量系統(tǒng)采用智能化設(shè)計(jì)，整體密封加強(qiáng)，能在較惡劣的環(huán)境下正常工作。可選用氯丁橡膠襯里，含鉬不銹鋼（OCrI8Ni12Mo2Ti）電極的電磁流量計(jì)，即可滿足污水流量測(cè)量的要求。

某冶煉廠在生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)工藝的需要，會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，污水處理廠必須對(duì)污水的流量進(jìn)行監(jiān)控。在以往的選型設(shè)計(jì)中，流量?jī)x表不少都選用旋渦流量計(jì)和孔板流量計(jì)。而實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)測(cè)量的流量顯示值與實(shí)際流量偏差較大，改用電磁流量計(jì)偏差大大減小。

2 渦街流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

渦街流量計(jì)作為一種新型流量計(jì)，80年代中期以來(lái)發(fā)展較快，它在流量測(cè)量方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，在現(xiàn)代流量測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在國(guó)內(nèi)使用渦街流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量也愈來(lái)愈得到重視，目前我國(guó)已有性能優(yōu)良并有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品系列。渦街流量計(jì)是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來(lái)的，根據(jù)旋渦的不同，檢測(cè)方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應(yīng)力式、磁敏式及差動(dòng)開(kāi)關(guān)電容式、超聲波式等。hualu/華陸渦街流量計(jì)幾乎可用于一切可形成旋渦列的場(chǎng)合，不僅可用于封閉的管道，還可用于開(kāi)放的溝槽。與渦輪流量計(jì)相比，渦街流量計(jì)沒(méi)有可動(dòng)的機(jī)械部件，維護(hù)工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定；與孔板式流量計(jì)相比，渦街流量計(jì)測(cè)量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單。但渦街流量計(jì)的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多，容易在使用現(xiàn)場(chǎng)被忽略而影響流量計(jì)性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計(jì)的原理是在流量計(jì)管道中，設(shè)置一滯流件，當(dāng)流體流經(jīng)滯流件時(shí)，由于滯流件表面的滯流作用等原因，在其下游會(huì)產(chǎn)生兩列不對(duì)稱的旋渦，這些旋渦在滯流件的側(cè)后方分開(kāi)，形成所謂的卡門 （Karman）旋渦列，兩列旋渦的旋轉(zhuǎn)方向是相反的，卡門從理論上證明了當(dāng)h/L=0.281（h為兩旋渦列之間的寬度，L為兩個(gè)相鄰旋渦間的距離）時(shí)，旋渦列是穩(wěn)定的，在此情況下，產(chǎn)生旋渦的頻率f與流量計(jì)管道中流體流速υ的關(guān)系為：

    f =sv/d                 （5）

    v=df/s                  （6）

式中：d 為圓柱形滯流件的直徑；s為無(wú)量綱常數(shù)，稱為Strouhal數(shù)，與流體流動(dòng)狀態(tài)的雷諾數(shù)Re有關(guān)。

流量計(jì)圓截面管道的雷諾數(shù)Re為：

    Re=υdρ/μ            （7）

式中：υ為流體的流速，m/s；ρ為流體的密度，kg/m3； μ為流體的動(dòng)力粘度，(kg·m-1)/s。

而流體的流量：Q=A×v

從上式可見(jiàn)，渦街流量計(jì)選型設(shè)計(jì)完畢，流量Q不僅與f有關(guān)，而且與雷諾數(shù)Re也有關(guān)。雷諾數(shù)Re是表征粘性流體流動(dòng)特性的一個(gè)無(wú)量綱數(shù)，其物理意義是流體流動(dòng)的慣性力與粘滯力的比值 。因此，流體的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)渦街流量計(jì)的使用也有一定的影響。如果環(huán)境參數(shù)對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)有影響也會(huì)影響到渦街流量計(jì)的使用性能。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，如下幾個(gè)方面對(duì)渦街流量計(jì)的使用都有影響，應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析：

1）渦街流量計(jì)的測(cè)量范圍較大，一般10：1，但測(cè)量下限受許多因素限制：Re＞10 000是渦街流量計(jì)工作的基本條件，除此以外，它還受旋渦能量的限制，介質(zhì)流速較低，則旋渦的強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也低，難以引起傳感元件產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，旋渦頻率f也小，還會(huì)使信號(hào)處理發(fā)生困難。測(cè)量上限則受傳感器的頻率響應(yīng)（如磁敏式一般不超過(guò)400Hz）和電路的頻率限制，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)流速范圍進(jìn)行計(jì)算、核算，根據(jù)流體的流速進(jìn)行選擇。使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件復(fù)雜，選型時(shí)除注意環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外，還要考慮電磁干擾。在強(qiáng)干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場(chǎng)合，磁敏式、壓電應(yīng)力式等儀表不能正常工作或不能準(zhǔn)確測(cè)量。

2）振動(dòng)也是該類儀表的一大勁敵。因此在使用時(shí)注意避免機(jī)械振動(dòng)，尤其是管道的橫向振動(dòng)（垂直于管道軸線又垂直旋渦發(fā)生體軸線的振動(dòng)），這種影響在流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是無(wú)法抑制和消除的。由于渦街信號(hào)對(duì)流場(chǎng)影響同樣敏感，故直管段長(zhǎng)度不能保證穩(wěn)定 渦街所必要的流動(dòng)條件時(shí)，是不宜選用的。即使是抗振性較強(qiáng)的電容式、超聲波式，保證流體為充分發(fā)展的單向流，也是不可忽略的。

3）介質(zhì)溫度對(duì)渦街流量計(jì)的使用性能也有很大的影響。如壓力應(yīng)力式渦街流量計(jì)不能長(zhǎng)期使用在300℃狀態(tài)下，因其絕緣阻抗會(huì)由常溫下的10 MΩ～100 MΩ急降至1 MΩ～10 KΩ，輸出信號(hào)也變小，導(dǎo)致測(cè)量特性惡化，對(duì)此宜選用磁敏式或電容式結(jié)構(gòu)。在測(cè)量系統(tǒng)中，傳感器與轉(zhuǎn)換器宜采用分離安裝方式，以免長(zhǎng)期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。

渦街流量計(jì)是一種比較新型的流量計(jì)，處于發(fā)展階段，還不很成熟，如果選擇不當(dāng)，性能也不能很好發(fā)揮。在經(jīng)過(guò)合理選型、正確安裝后，還需要在使用過(guò)程中認(rèn)真定期維護(hù)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高對(duì)系統(tǒng)故障的預(yù)見(jiàn)性以及判斷、處理問(wèn)題的能力，從而達(dá)到令人滿意的效果。

3 節(jié)流式流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

節(jié)流式流量計(jì)是早期大量使用的一種測(cè)量流量的計(jì)量裝置，其歷史長(zhǎng)，用量多。現(xiàn)在常見(jiàn)的為圓孔板型和錐形入口板型，其工作原理是在流體管道中加入一孔板節(jié)流件，通過(guò)導(dǎo)壓管引入壓差變送器測(cè)出節(jié)流件上、下游的壓差，根據(jù)所測(cè)的壓差經(jīng)過(guò)計(jì)算即得出流量的瞬時(shí)值。由于導(dǎo)壓管內(nèi)水的不流動(dòng)性，在較寒冷地區(qū)，冬天室外安裝的孔板取壓管容易凍裂（凍住），使差壓儀器無(wú)法正常工作。測(cè)量較臟的污水時(shí)，孔板需經(jīng)常清洗。如清洗不及時(shí)，測(cè)量精度降低，取壓管經(jīng)常被污物堵死，儀表無(wú)法使用。用孔板的方式測(cè)流量時(shí)還有壓力損失大、維護(hù)量大等缺點(diǎn)。因此改變?nèi)悍绞剑?例如用徑距取壓法，就可以減少孔板污物的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

以上幾種污水流量測(cè)量流量計(jì)中，電磁流量計(jì)性能較好，節(jié)流流量計(jì)應(yīng)用范圍廣，而渦街流量計(jì)比較新型，并正在不斷發(fā)展。只有了解這幾種流量計(jì)各自的性能特點(diǎn)，才能對(duì)污水流量計(jì)選型設(shè)計(jì)好，使污水流量的測(cè)量和控制達(dá)到精確度和可靠性要求。