汙水處理廠專（zhuān）用流量計的原理以及構成故障檢查（chá）和步驟

摘要：本文描述了汙水處理廠專用流量計的原理以及構成，詳細講解了汙水處理廠專用流量計整機裝配（pèi）的關（guān）鍵環節，分（fèn）析了汙水處理廠專（zhuān）用流（liú）量（liàng）計各種故障現象，並具體（tǐ）的講（jiǎng）解了（le）檢查方（fāng）法和步驟，並總結了汙水處理廠專用流量計維護的經驗，為用戶提供了很好的指導方案。
汙水（shuǐ）處理廠專用流量計（以下簡稱EMF）是利用法拉*電磁（cí）感應定律製成（chéng）的一種測量導電液體體積流量的儀表。50年代初汙水處理廠專用流量計實現了工業化應用，近年來**範圍汙水處理廠（chǎng）專用流量計產量約占工業流（liú）量儀表台數的5%～6.5%。
1、汙（wū）水處理廠專用流量計的原理
1.1 汙水（shuǐ）處理廠（chǎng）專用流量（liàng）計的工作原理（lǐ）
汙水處理廠專用流（liú）量（liàng）計的基本原理是法拉*電磁感應定律，即導體（tǐ）在磁場（chǎng）中切割磁力線運動時，在導（dǎo）體兩端會感應一個與磁場方向和導體運動方向相（xiàng）互垂（chuí）直的感（gǎn）應電動勢。感應電動勢的大小與（yǔ）感應強度（dù）和運動速度成正比（bǐ）。導電性液體在垂（chuí）直於磁（cí）場的非（fēi）磁性測（cè）量管內流動，與流動方向垂直的方向上產生與（yǔ）流量成比例的感應電勢，其值如下式（shì）：
E=K×B×D×V
式中（zhōng） E---感應電動勢，即流量信號，V。
K---傳感器的修正係數。
B---磁感應強度，T。
C---電*間（jiān）距及（jí）測量管內徑，m。
D---導電介質的平均流速，m/s。

感應電動勢“E”是通過裝在內管道壁上的兩個電*來檢測的，並（bìng）通過連接在電*上的引線將感應到的“E”信號傳至轉換器的信號處理單（dān）元，將（jiāng）信號進行放大（dà），通過單片機進行（háng）處理，實現流量、流速的顯示，並轉換為（wéi）統一的（de）、標準的電（diàn）流信號、頻率信號以及所需要的各種報警信號輸出，隨著通訊（xùn）技術的發展，汙水處理廠專用流（liú）量計也正在從單機儀表逐步走向網絡化儀表的過渡，可方便的實（shí）現遠程調試，監測及工業過程自動化處理（lǐ）。
1.2 汙水處理廠專用流量計的組（zǔ）成
汙水（shuǐ）處理廠（chǎng）專用流量計主要由電磁流量傳感器和電磁（cí）流量轉換器組成，連接方式分為一體型和（hé）分體型。傳感器安裝在所測介質的管道上，將導電（diàn）介（jiè）質的流（liú）速（流量）線性的變換成感（gǎn）應電勢“E”信號。轉（zhuǎn）換器向傳感器提供工作磁場的勵磁電流，並接受感（gǎn）應電勢信（xìn）號，並將信號進行一係列的處理，轉換成電流、頻率信號輸出。
1.2.1 電磁（cí）流量傳（chuán）感器
電磁流量傳感器的形式主要由勵磁方式決定，一般由（yóu）4部分組成。
1）測（cè）量管：被測介質流過的通道。一般由內襯絕（jué）緣襯裏的非導磁材料、非導磁性金屬管子（通常使用不鏽鋼）構成。
2）工作磁場：由勵磁線圈通電產生。勵（lì）磁係統（tǒng）主要（yào）由勵磁線圈、*靴板、磁（cí）軛等構成；勵磁線圈通電後產生恒定的磁場，其直接安裝在導管上（shàng），並與電*軸線垂直（zhí），磁場的分布將會影響到電磁流量的線性（xìng）和重複性。磁軛（è）是使磁力線均勻的分布到電*軸線（xiàn）的（de）垂直麵上，以提高（gāo）傳感器的測（cè）量精度和測量穩定性。
3）信號檢測部分：包括電*、電*引出線、電*屏蔽罩和接線端子盒等；電*直接與被（bèi）測介（jiè）質接觸，感應電壓信號（hào）通過電*輸出（chū）到轉換器的信號處理單（dān）元。
4）殼體：起磁路與外界隔離、保護（hù）作用。
1.2.2 電磁流量轉換器
傳感器產生的電*信號或測得的（de）電壓，其數值(或信號（hào）)*其微弱，通常為μV到mV，並且幹擾成分相當（dāng）複雜，信號幅度直接受到磁場變動的影響（xiǎng），故感（gǎn）應信（xìn）號不能直接用於（yú）流（liú）量（liàng）的顯示（shì）。而轉換器的任務是將傳（chuán）感器測得的信號進（jìn）行（háng）濾波、整形、放大，提（tí）取真正（zhèng）反應流速（sù）大小的電壓信號，這個信號通過A/D轉換（huàn）成計算機可以直接處理的數字信號。轉換器一般（bān）由低頻矩形波（雙頻、高頻）恒流源勵磁電路、差動前置放（fàng）大器、主放大器、同步（bù）采樣和（hé）保持電路、模擬電流輸（shū）出和頻（pín）率輸出及流量積算的變換（huàn）電路、CPU 與外圍存儲器、鍵盤顯示（shì）驅動和數（shù）字通訊電路、輔助功能如勵磁報警、空管報警電路、電源（yuán）電路等。轉換器的一般輸出類型有4mA～20mA輸出、頻率/脈衝輸出及上下限和異常報警輸（shū）出等。它還可（kě）以通過相應的數字接口如：RS485、HART通訊、PROFIBUS-PA（現場（chǎng）總線）傳遞（dì）數字信（xìn）號（hào），直接用於過程係統（tǒng）當中。轉換器的（de）類型從勵磁方法上可分為恒流源勵磁和磁場變動（dòng）補償方式，一般（bān）常用的是恒流源勵磁，它為勵磁線圈提供（gòng）一個恒定的電流。現在的汙水處（chù）理廠專用流量計通常采用直流脈衝方波（bō）勵磁，以保證汙水處理廠專用流量計的低（dī）功耗。
1.3 汙水（shuǐ）處理廠專用流量（liàng）計的特點
優點：
結構簡單，汙水處理廠專用流量計的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直（zhí）管，因不（bú）易阻塞適用於測量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體（tǐ），如紙漿、煤水漿、礦（kuàng）漿、泥漿和汙水等。
汙水處理廠專用流量計因（yīn）其沒有節流件，被測介質在傳感器測量管道內流動時（shí），不產生因檢測流量（liàng）所形成的（de）壓力（lì）損失，僅（jǐn）消耗10W～20W的電功率，節能效（xiào）果（guǒ）顯著，對於要求低阻（zǔ）力損失的大管徑供水管道*為適合。
汙水處理廠專用流量計所測得的體（tǐ）積流量，實際上不（bú）受流體密度、粘度、溫度、壓力和電（diàn）導率（lǜ）（隻要在某閾（yù）值以上）變化明顯的影響（xiǎng）。
汙水處理廠專（zhuān）用流（liú）量計測量範圍度大，無起始流量的限製，可以測量接近於（yú）零的及小流量（liàng），對於同一口徑的傳感器，滿量程流速（sù）在15m/s以下任意設定，可選流量範（fàn）圍寬。
汙水處理廠專用流量計的口徑範圍比其（qí）他品種流量儀表寬，從幾毫（háo）米到3m。可測正反雙向（xiàng）流量，儀表輸出本質上是線性的，在（zài）保證直（zhí）管段（duàn）的前提下具有相同的測量精度。
耐（nài）腐蝕性（xìng）能（néng）好，易於選（xuǎn）擇（zé）與流體接觸件的材料品種，可應（yīng）用於腐蝕性流體。
缺點：
汙（wū）水處理廠專用流量計（jì）不能測量電導率很低的液體（tǐ），一（yī）般電導率在（zài）5μS/cm以下的介質，如石油製品和有機溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體（tǐ）。
通用型（xíng）汙水處理廠專用流量計由於襯裏（lǐ）材料和電氣絕緣材料限製，不能用（yòng）於較高溫度的液（yè）體；有些型號儀表用於過低於室溫的液體，因測量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。
2、汙水處理廠（chǎng）專用流量計的應用
汙水處（chù）理（lǐ）廠專（zhuān）用流量計應用領域（yù）廣泛，大口徑儀表較多應用於給排（pái）水（shuǐ）工程。中小口徑常用於難測流體或高要（yào）求場所，如：測量造紙工業紙漿（jiāng）液和黑液、有色冶（yě）金業（yè）的礦漿、選煤廠的煤漿、化學工業的強腐蝕（shí）液等。小口徑、微小口徑常（cháng）用於醫藥工業（yè）、食品工業、生物工程等有衛生要（yào）求的場所。
3、汙水（shuǐ）處理廠專用（yòng）流量計的整機裝配與檢測
3.1 電磁流量轉換器的檢測
檢查購進的電磁流（liú）量轉換器的整體性能和技術指標是否符合（hé）設計標準，所使用的（de）儀器：台式電流表、頻率計、萬用表、汙水處理廠專用流量計模擬（nǐ）信（xìn）號器。按照企業標準和外購轉換器的（de）技（jì）術協議，對轉換（huàn）器進行複檢，檢驗的內容如下。
3.1.1 對於RPmag60係列（liè）及智能型汙水處理廠（chǎng）專用流量計轉換器需查
---外觀檢查
裝（zhuāng）配合理，電路板（bǎn）焊接符合標準，液晶顯示板無較（jiào）明顯的劃痕（hén）。
---功能性檢查
*先輸入用戶密碼，檢查儀表是否（fǒu）能設置和調整。主要（yào）檢查項目如下：測量管道口徑（jìng）、儀表（biǎo）量程設置、測（cè）量阻尼時間、測量方向設定、流量零點（diǎn）修正、小信號切除點、流量積算（suàn）顯示、電流輸（shū）出類型、脈衝輸出方式、脈衝單（dān）位當量、頻率輸出（chū）範圍、空（kōng）管報警允許、空管報警閾值、上、下限報警允許、上（shàng）、下限報警數（shù）值、傳感器係數值、勵磁方式選（xuǎn）擇、流量標定（dìng）係（xì）數、儀表計算（suàn）係數、電（diàn）流零點修正、電流滿度（dù）修（xiū）正、出廠標定係數。
---技術指（zhǐ）標檢查
用（yòng）頻率計和萬用表（biǎo）觀察（chá）輸出頻率和輸出電流是（shì）否與模擬信號器輸入的（de）流速信號一致，並與（yǔ）轉換（huàn）器的原（yuán）始記錄一致。
以上各項合（hé）格之後，將轉換器接上模擬信號源，通（tōng）電進行老化（huà），時間為168h。
3.1.2 對（duì）於西門子汙水（shuǐ）處理廠專用流（liú）量計轉換器（SITRANSFM係列轉換器）需查
---外觀檢查
記下轉換（huàn）器的類（lèi）型（MLFB編號），轉（zhuǎn）換器的係列號。
---計量性能檢查
轉換器（qì）接收信號端與模擬流量（liàng）信號發生器相連，接收（shōu）勵磁信（xìn）號的兩個（gè）接收端與模擬流（liú）量信號發生（shēng）器對應端相連，模擬流量信（xìn）號（hào）發生器一般使用1.55m/s，內部程序寫（xiě）入為DN50；轉換（huàn）器的流量顯示值是（shì）否和模擬流量信號發生器設置的流量一致。
---轉換器的標識檢查
接通電源，查（chá）看轉換器（qì）MLFB編碼是（shì）否與（yǔ）轉換（huàn）器外部提供的編碼相一致（zhì），查看（kàn）無誤後，裝袋入庫。
3.2 整機裝配與檢測在汙水（shuǐ）處理廠專用（yòng）流量計計量標定完成後（hòu），需進行整機裝（zhuāng）配工作，整機（jī）裝配之前，轉換（huàn）器和傳感器要一一對（duì）應。下麵（miàn）以西門子汙水處理廠專用流量計整機裝配為例，具體步驟如下。
3.2.1 西（xī）門子汙水處理廠專用流量計一（yī）體型整機裝配和檢測
---在傳感器的SMART-PLUG信（xìn）號傳輸小板上插入寫好的（de）PIC12C509A芯片，打開轉換（huàn）器液晶顯（xiǎn）示板，拔下用（yòng）於勵磁傳輸的端子，將接在傳感器上的勵磁端子插入。
---接電源：此時要注意轉換器是220V電源（yuán）還是24V電源，若接錯電源將會燒壞（huài）轉換器電源保險。
---開機時（shí）查看傳感器（qì）序列號（如99900102）能否出現，初（chū）步判斷轉（zhuǎn）換器和傳感器通訊傳輸是否正常，隨後查看（kàn）出現的轉換器出廠編號是否與轉換器銘*上的編號一致。
---查看轉換器上的菜（cài）單（dān）
為（wéi）避免寫PIC12C509A程序時出錯，要驗證6.7.2、6.7.3、6.7.4、5.2.6.1是否與標定值或（huò）實際的傳感器要（yào）求一致。
＊6.7.2 CFH值（1m/s液壓參比工作條件下的水標定值）
＊6.7.3 ZPH值（液壓零點的水標定值）
＊6.7.4 勵磁頻率（勵磁頻率取決（jué）於傳感器和電源，一般DN2~DN100為12Hz，DN125~DN600為6Hz，DN700~DN3000為3Hz）
＊6.5.1 勵磁電壓（勵磁電壓的控（kòng）製值，一般在23000~30000）
＊5.2.6.1 通徑（傳感器的內部通經，及兩個電*之間的距離，從SMART-PLUG中讀取）
---查看各項參數值正確之後，在傳感器（qì）上用於傳輸信號的扁平電纜的接口處（chù）用熱溶膠密封，以免在裝配或使用中扁平電纜脫落或鬆動，待熱溶膠（jiāo）固化後，將轉換器和傳感器用配（pèi）套螺絲（sī）上緊，由於在緊固（gù）螺絲時，有時會壓到勵（lì）磁線（xiàn），使勵磁線和管道（dào）相連，造成勵磁電壓為零，故需再查一遍菜單6.5.1勵磁電（diàn）壓一項。
---以上工序完成之後，將事先打好的標簽分別貼（tiē）到轉換器和傳感器上，裝接地釘。
3.2.2 西（xī）門（mén）子汙水處理廠專用流量計（jì）分體（tǐ）型整機裝配和檢測
在進行（háng）西門子汙水處理（lǐ）廠專用流量（liàng）計分體型整機裝配和檢測之前，以及在水標定之前（qián），將傳感器和轉（zhuǎn）換器（qì）分別接上接線盒和端（duān）子板。具體裝配和檢測如下：
---打開接在傳感器接線盒上的端子板，將事先寫好的PIC12C509A芯片插入SMART-PLUG小板（bǎn）上，後連接好傳輸扁平電纜。
---將轉換器接好電源，注意事項同一體型。
---將用於檢測傳輸是否正確的三芯勵磁電纜線和五芯信號電纜線按如下表格1連接：切記轉換（huàn）器和傳感（gǎn）器上的電纜線連接一定要一一對應。

---接（jiē）好電（diàn）纜線後，打開電（diàn）源，檢查（chá）汙水處理廠專用流量（liàng）計各項參數是否正確，方法同一體型。
---插（chā）下各端（duān）子板上的（de）電（diàn）纜線，在傳（chuán）感器（qì）上與SMART小板相（xiàng）連的（de）扁平電纜接口處密封熱溶膠，待熱溶膠固化（huà）後，將端子板固定在接線（xiàn）盒上，此時要注意勵磁（cí）線（xiàn）不能被壓在端子板和鋁環之間，否則勵磁線短路，將燒壞勵磁保險，接好端（duān）子板後，使用萬用表歐姆（mǔ）檔測量5、6、7端子之間的絕（jué）緣性（xìng）能，5、6端子為勵磁線，阻值為16Ω左右，5、7和6、7阻值為無窮大。
---分體型汙水處理廠專用流量計防護等級分IP67和IP68，IP67型防護等級為防塵、防浸水級，IP68為防塵防潛水級（jí）。若防護等（děng）級為IP68型，則需要接西門子防水電纜線。在傳感器接好防水電纜後需灌封膠，目的是防止水進入傳感器內部。
以（yǐ）上（shàng）工序完成之後（hòu），將標簽（qiān）分別貼到（dào）轉換器和傳感器上，裝接地釘。
4 汙水處理廠專用流量計（jì）的常見故障檢查和分析（xī）
汙水處理廠專用流量計運行（háng）中產生（shēng）故障的*一類為儀表本身故障（zhàng），即儀表結（jié）構件或元器件損壞引（yǐn）起的故障；*二類為外（wài）界原因引起的故（gù）障（zhàng），如：安裝不妥，管道內有沉積和汙垢等。汙水處理廠專（zhuān）用流量計（jì）常見故障現（xiàn）象有（yǒu）：無流量信號、輸出晃動、零點不穩、流量測量值與應用參比值（zhí）不符（測量值與用戶的（de）工藝（yì）參（cān）數（shù）不相符）、輸出（chū）信號超滿度值（zhí）等。通常檢查整個測量係統和判斷（duàn）故障的程序如圖2所示。檢查環節包括汙水處理廠專用流量計本（běn）身的傳（chuán）感器和轉換器以及連接兩者的電纜，汙水處理廠專（zhuān）用流量計上位（wèi）的工藝管（guǎn）道（dào），下位顯示儀表和（hé）連接電纜。

通常采用的檢（jiǎn）查方法及檢查內容如下：
---電阻法：
＊保險絲的（de）通斷
＊傳輸信號電纜（lǎn）和勵磁電纜的通斷
＊勵磁線圈的通斷（duàn）
＊電*對稱（chēng）性測量
＊電（diàn）*對地的絕緣電（diàn）阻
＊勵磁線圈對地的絕緣（yuán）電阻
---電流法：
＊測量勵磁電流
＊測量（liàng）輸出電流（liú）
---電壓法：判別工作電（diàn）源（包括（kuò）供電和（hé）轉換（huàn）器本身電源）是否正確（què）。
---波形法：在熟悉線（xiàn）路基礎上（shàng）測量關鍵點波形，判別故障所在。
---替代法：利用轉換器和傳感器間以及轉換器內各線路（lù）板部件間的互換性，以（yǐ）替代法判別（bié）故障所（suǒ）在位置。
---信號跟蹤（zōng）法：用流量模擬信（xìn）號發生器替代傳感器，在介質未流動的情況下提供流量信號，以測試電磁流量轉換器。
4、結束語
國內的汙（wū）水處理廠（chǎng）專用（yòng）流量計（jì）工業應用從20世紀60年代開（kāi）始，隨著工業技術的迅猛（měng）發展，汙水處理（lǐ）廠專用流量（liàng）計已應用於化工、醫（yī）藥、食品、電力、汙水（shuǐ）處理等多行業。因此（cǐ），汙水處理廠專用流量計有很大的市場發展前景，對於其所具有的獨特性，生產廠家必須對每一道工（gōng）序嚴格把關，並不斷提（tí）高自身產品的（de）優越性。

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