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电磁流量计

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废水监测用电磁流量计在线检测中存在的问题及解决方法

来源:作者:发表时间:2020-06-19 08:33:55

 摘要:电磁流量计、超声流量计已在废水重点监控企业排放口得到了广泛应用,其准确与否直接影响到环保自动监控数据的科学性和有效性。因受其口径及当地检测机构的能力限制,该类计量器具一般都依靠便携式超声流量计对其进行现场量值传递。通过总结现场检测中遇到的各类问题,为流量计现场检测提供了依据和参考。

 
1、引言
超声流量计、电磁流量计已广泛应用于固定污染源废水在线监测系统,主要测量污水处理厂、造纸厂及化工厂等企业的废水排放量,由于不易拆卸,目前大多采用便携式电磁流量计作为标准器对其进行量值传递[1 - 2]。便携式电磁流量计虽然可以在不断流、不破坏原有管线、不影响生产的情况下测量流量,但是,如果在现场使用不当,将直接影响测量的准确度,甚至出现严重偏差[3 - 4]。本文结合流量计工作原理,针对现场安装使用中遇到的各种问题,给出了解决方法。 1 流量计的工作原理
 
1. 1 电磁流量计工作原理[5 - 6]
电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。电磁流量计原理如图 1 所示,导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势,电动势的方向按“弗来明右手规则”,其值见式( 1) 和式( 2) 。
电磁流量计原理
式中: E 为感应电动势,即流量信号,V; k 为系数; B 为磁感应强度,T; D 为测量管内径,m; V 为平均流速,m /s。
 
设液体的体积流量为:
20200619085116.jpg
式中: K 为仪表常数。
 
1. 2 超声流量计( 时差法) 工作原理
声波在流体中传播,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向则减小,同一传播距离就有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速,具体关系见式( 3) ~ 式( 6) 。时差法原理如图 2 所示,超声波逆流从换能器1 送到换能器 2 的传播速度 c 被流体流速 vm 所减慢,为
时差法原理
反之,超声波顺流从换能器 2 传送到换器 1 的传播速度则被流体流速加快,为
20200619085156.jpg
式( 3) 减式( 4) 得
20200619085326.jpg
 
式中: L 为超声波在换能器之间传播路径的长度,m; X 为传播路径的轴向分量,m; t12、t21分别为从换能器 1 到换能器 2 和从换能器 2 到换能器 1 的传播时间,s; c 为超声波在静止流体中的传播速度, m /s; vm 为流体通过换能器 1、2 之间声道上平均流速,m /s; K 为流速分布修正系数,即声道上线平均流速 vm 和面平均流速 v 之比,K = vm /v; DN 为管道内径,mm。
 
2 现场检测中需注意的问题及解决方法
1) 如果条件允许,现场检测前**好根据被检表的口径使用流量标准装置对便携式超声流量计进行标定,以保证其准确度符合要求[9]。 
 
2) 现场安装环境的影响。进行检测前,首先确认被测流量计的种类,根据其工作原理判断其安装是否符合要求。然后为标准器找到满足要求的安装位置,尽量远离弯头、变径、阀门。如果现场条件允许,前后直管段应足够长,以保障被测流体的稳定性[10 - 11]。 
 
3) 被测流体流速。当管道的直径雷诺数 Re 大 于 2320 为层流,小于 2320 时为紊流。因此,管道内的流体状态是影响测量准确度的关键因素。现场检测时被检流量计必须运行在下限以上时方可进行,并且保证被测流体充满测量管道,从而保证测量的准确性[12]。
 
 4) 管道参数的设置。众所周知,流量是流速与管道截面积的乘积。便携式电磁流量计测量的是管道内流体的流速,而其管道截面积是操作者由主机手动输入的管道参数计算出来的,这些参数的准确与否直接影响到测量结果。因此,检测前要详细了解被检管线的材质、管道外径尺寸、管道内壁厚度、管道内衬里的材质及厚度、流体介质和介质温度等相关量的准确数值。需要现场测量的必须使用经过检定或校准的标准器具进行,以确保所得量值的准确可靠。 
 
5) 换能器的安装与定位的影响。换能器的安装是保证测量准确的重要前提。根据换能器安装方式不同,分为 N 型、W 型、V 型、Z 型。无论采取哪种安装方式,都要沿着管道平行地移动两个换能器,直至在保证安装距离符合要求的情况下找到**佳的信号强度点。固定安放点后再次确认换能器的安装距离是否符合要求。 
 
6) 其他需要注意的事项。为了保证电磁流量计测量的准确度,还需注意以下几点: 
        a. 去除管道外的保温层和防腐层后进行表面打磨时,要尽量避开凹陷和凸起的部位;
        b. 换能器的安装要尽量避开管道焊缝;
        c. 管道内衬与管壁间不应存在间隙,污垢过厚的管道应先进行清洗;
        d. 电磁流量计主机应远离高频、变频等干扰源,尽量使用原配电缆;
        e. 选用导声性能好、粘着力强、耐热性好的耦合剂。 
 
3 结论
        流量计的现场检测实际上是现场针对整个流量测量系统( 现场安装条件、流量计、被测介质流动状态等) 的一个综合检测过程。目前并没有国家检定规程等其他技术规范作为技术支撑,因此,各类检测机构在现场检测过程中要时刻保持操作的科学性、合理性,提高检测水平。在方便客户的同时亦要保证量值传递的可靠性。