智能渦輪流量計（jì）的原理特點與安裝（zhuāng）和調試

隨著**人口急劇（jù）增長，工業發展迅速（sù），**水資源（yuán）狀況迅速惡化，“水危（wēi）機”日趨嚴重。應對（duì）這（zhè）種情況，我國政府將在“十一五”期（qī）間投資3000億元新建、改建數千座汙水處理廠，以推（tuī）進城市汙水（shuǐ）處理和利（lì）用，汙染減排。在這樣的大背景（jǐng）下，安徽省黃山市正投資興建某汙水處理廠，目前（qián）已建（jiàn）成日處理水15000m3汙水一期工程，擔負著生（shēng）活、工業汙水淨（jìng）化的重要任務，改善水體環境質量，使黃（huáng）山市成為一座山清水秀的城市。
2004年前，黃山市基（jī）本上（shàng）沒有大型汙水集中處理廠等設施，更別提用於汙水流量檢測的流量計了。在汙水處理過程中，原（yuán）汙水的流量是一個需要（yào）檢測的關鍵參數。因原汙水是含（hán）有（yǒu）顆（kē）粒、懸浮物、固液混合、具有腐蝕性的介（jiè）質，而智能渦輪流（liú）量計（jì）*大特點是能夠測量酸、堿、鹽溶液以及（jí）含有固（gù）體顆粒（lì）（如泥漿）或纖維液（yè）體的流量，因此（cǐ），該汙水處理廠（chǎng）采用了2台電磁流量計，用於原汙水的流（liú）量計量。
1 智（zhì）能渦輪流量計的工作原理
電磁流量計的基（jī）本原理是法（fǎ）拉*電磁感應定律，即導體在磁場中切割磁力（lì）運動時，其兩端產生感應電動勢E為：

式中，K為儀表常（cháng）數；B為磁感（gǎn）應強度（T）；v為導（dǎo）體運動平均速度m/s；D為管道內徑（m）。

智能渦輪流量計工作原理和結（jié）構如圖1所示，由流量傳感器（qì）和轉換器兩大（dà）部分組成。
測量流量時，導電性液（yè）體相當（dāng）於（yú）法（fǎ）拉*試驗中的導電金屬棒，以平均速度（dù）v流過垂直於流動方（fāng）向的磁場。導電性液體的流動，在測量電*上（shàng）感應出與平均流速成正比的電壓。其感應電壓信號E通過（guò）一對或一對以上的與液體直接接觸的電*檢測出來。
根據流體的體積流量公式為（wéi）

由公式（2）可知，Q與v是成正比的一一對應函數，那麽E與Q也是（shì）成正比的一一對（duì）應（yīng）函數，測出了感應電壓E也即測出了介質的體積流量Q。
測出的感應電壓E由電纜送至轉換器，通過智能化處理，然後LCD顯示，或轉換成標準信（xìn）號4～20mA輸出。
2 智能渦輪流量計特點
（1）測量管道內無阻力元件，沒有附（fù）加的壓力損失，不易發生堵塞，具有顯著的節能意義；
（2）測量管道內無可動（dòng）部件，不易磨損，因此傳感器壽命長；
（3）傳感器所需的直管段較短，方便安裝；
（4）合理選擇電*和內襯材料，可耐腐蝕和耐磨（mó）損；
（5）雙向測量係統，可測正反向流量；
（6）流量的測量為體（tǐ）積流量，不受流量的密度、粘度、溫度、壓力（lì）、和電導率變化的影響；
（7）傳感器感應電壓信號與平均流速呈線（xiàn）性關係，測量精度高（±0.3～-0.5％），量程比（bǐ）寬（kuān）（1：150）。
3 智能渦（wō）輪流量計選型
儀表的選型很重（chóng）要（yào），有關資料表明，儀表在實際應用（yòng）中有2/3的故（gù）障是儀表選型錯誤（wù）或使用不當造成的，因此，在確定選用電磁流量計之後（hòu），還應根據不（bú）同的工藝（yì）、環境、測量、介質等綜合考慮。
3.1 口徑選擇
根據該汙水處理廠提供的工藝（yì）管（guǎn）道直徑、管道壓力及汙水流速，選（xuǎn）擇口徑D=600mm的（de）電磁流量計，現場不需要縮管和擴管。
3.2 內襯、電*材（cái）料選擇（zé）
智能渦輪流量計主要用於測電導率≥5μS/cm的流體流量，應根據被測物質的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結性（xìng）等特點和價格承受能力，應選擇不同內襯、電*材（cái）料。
電磁（cí）流量計的內襯材料有：耐腐（fǔ）蝕性中等、耐一（yī）般低濃度的酸、堿、鹽（yán）的氯丁橡膠材料，耐磨損性強而耐腐蝕性能一般的（de）聚（jù）氨脂橡膠，耐腐蝕性能強和適於溫度高的聚四氟乙烯，化學性質等同於聚（jù）四氟乙烯的抗拉、抗壓聚全氟乙丙烯，耐稀酸、堿、鹽的溫度＜60℃的聚乙烯和溫度＜100℃的聚苯硫醚等。
電*材料裝於其管道內壁，與被測物（wù）質直接接觸，故應根據被測物質（zhì）的（de）腐蝕性選定。電磁流量計電*的材料有：耐鹽和小（xiǎo）於50%濃度堿溶液（yè）的鈦（tài）（Ti）電*，耐酸和鹽的鉭（Ta）電*，耐腐蝕能力強的貴金屬鉑電*，不適於鹽酸的哈氏合（hé）金C電*和不適於（yú）硝酸的哈氏合金B電*，耐腐蝕能力一般、但價格低廉（lián）的不鏽鋼316L等。
根據該汙水處理廠主要處理生活（huó）廢水及工業廢水（shuǐ），再考慮用戶能接受的價格，選用氯丁橡膠材料內（nèi）襯和不（bú）鏽鋼316L材料（liào）電*。
3.3 防護等級（jí）的選定
根據**標準，傳感器（qì）有IP65噴水型和IP68潛水（shuǐ）型兩種（zhǒng）防護等級，根（gēn）據用戶實際安裝地點在低矮的井道中，所以傳感器選IP68防塵潛水型。
3.4 附加功能的選擇
（1）對於選定的基本型，智能渦輪流（liú）量計已帶LCD顯示、4～20mA電流輸出和0～1KHz頻率輸（shū）出，根據流量計和計算機通訊的要求，需增（zēng）加RS-485通訊口功能，
（2）對於傳（chuán）感器安裝（zhuāng）在地（dì）麵以下，應選擇分體型。
4 智能渦輪流量計的安裝和調試
4.1 安裝要領
（1）安裝點選擇在管道*低處在確認被測物質流向之後，安裝點要（yào）選擇（zé）在任何時候測量導管內都能充滿液體，以防止由於測量導管內無液（yè）而指示不（bú）在零位所引起的誤差如圖2所示。

（2）直管段保證在前5D後（hòu）3D為（wéi）獲得儀（yí）表測量精確度，在傳（chuán）感器上遊側的直管段長（zhǎng）度不小於（yú）5D，下遊側不小（xiǎo）於3D（D為傳感器的名義直徑）。若在傳感器上遊側有兩個以上的彎（wān）頭或其它阻（zǔ）流件，則前置直管（guǎn）段應大於10D。
（3）信號電*在水平方向（xiàng）水平（píng）安裝時要使電*軸線平行（háng）於地平線，因為處（chù）於（yú）底部的電*易被沉澱物覆蓋，被測介質中偶存氣泡擦過遮住電*表麵（miàn），使輸出信號波動。
（4）盡量避開振動源、磁（cí）源（yuán）（大功（gōng）率電機、變壓器（qì））由於智能渦輪流量計的測（cè）量感應電壓很（hěn）小，電壓較低，易受外界（jiè）電磁（cí）噪聲的影響，故在安裝時應進行（háng）可靠的接（jiē）地連（跨）接。金屬管（guǎn）道智能渦（wō）輪流量計接地連（lián）（跨）接方法如圖3所示

4.2 轉換器安裝和調試
一體化（huà）智能（néng）渦輪流量計無單獨安裝轉換器，分體式轉換器安裝在傳感器附近（jìn）或儀表室，場所選擇餘地較大，環境條件好些。轉換器和傳感器間距離受製於被（bèi）測介質電導率和信（xìn）號電纜型號，即電纜的分布電容、導線截麵和屏蔽層數、用製造廠儀表所附（或規定型號）的信號電（diàn）纜。電（diàn）導率較低（dī）傳輸距離較長時，應用二層屏蔽電纜。
為了避免（miǎn）幹擾信號，信號電纜必須單獨穿過接（jiē）地（dì）保護鋼管內，不能（néng）把（bǎ）信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內。
功能性調試時，由智能轉換器對（duì）儀表分別進（jìn）行參數的讀取（qǔ），臨界值報（bào）警試驗等，然後進行流量係數值的寫入。
5 儀表投運及故障處理
智能渦輪流量計在（zài）投運前，應（yīng）對管道及流量計進行徹底檢查，包括管道雜物等清（qīng）理，電*處幹燥處理。還包括電氣（qì）線路的檢（jiǎn）查（chá），*先應對線路的接地進行檢測（cè），確保接地可靠後，還（hái）需進行（háng）絕緣電阻（zǔ）及（jí）接地電阻（zǔ）測（cè）試。
該電磁流量計（jì）正常投運一年多來，基本上未出現故障，但是（shì）一（yī）年後，出現（xiàn）工作異（yì）常，具體表現為測量值變大或變（biàn）小，或者（zhě）是不（bú）停地波動，且經現場（chǎng）檢查，已排除（chú）管道不滿管、介質含氣等現象的可能性，發現這類問題的出現可能是與電纜線故障有關。因為流量計隨管道埋敷（fū）在地下（xià），傳感器（qì）具有（yǒu）IP68防護（hù）結構，轉換器安裝在（zài）儀表箱或室內，兩者通過電纜連接，由於地（dì）麵（miàn）沉（chén）陷，山區（qū）環境潮濕等現場情況的變化，傳感（gǎn）器和轉換器未徹底做好（hǎo）電纜接頭處（chù）的防潮（防水）等處理，恰逢該（gāi）接頭處於一個潮濕的環（huán）境，如（rú）儀（yí）表井、電纜溝等，潮氣侵入電纜接頭，都（dōu）有造成如（rú）下的可能：
（1）信號線對地絕緣下降，引起信號衰減，*終是測量（liàng）結果偏小；
（2）信號電纜連接處接觸電阻變大，使測量值變小，若該接觸電阻不穩定，則測量值無法穩定（dìng），且易引入幹擾；
（3）勵磁線圈對地絕緣下降，造成測量結（jié）果偏小；
（4）信號線勵磁（cí）線對地絕緣性（xìng）能下降，使得測量結果遠（yuǎn）大於正常（cháng）的數據，如（rú）這種幹擾不穩定，對儀表的影響也變化（huà）不定，繼而（ér）出現波動；
（5）勵磁（cí）回路電纜連接處接觸電阻變大，使轉換器的勵磁回（huí）路處於非（fēi）恒流工作區域，勵磁電流下降，同樣造成測量結果偏（piān）小，若該接觸電阻不穩定，則測量值出現波動。
判別這類異常情況，因發生在信號（hào）回路，判斷有一定難度，隻有深入現場，在排除流量計其它可能性故障後，就應檢查電纜是否有問題，現場儀表維護人員（yuán）隻要把現（xiàn）場的勵磁回路（lù）電阻測量值與廠方提供的數據作比較，測（cè）試接地電阻（zǔ），逐步判定問題所在，繼而采取措施，或更換整根電纜，或保持電纜接頭（tóu）處幹燥等。
6 結束語
由於智能渦輪流量計運行環境較為（wéi）複雜，影響其正常工作的因素眾多，調試技術需要不斷總結和更新。總之，隻要我們合理選用、正確安裝電（diàn）磁流量計，並采（cǎi）取有效的措施加以維護，就能避免或減少故障的發生，延長（zhǎng）儀表的使用壽命，為生產提供準確（què）可靠的（de）計量數據。
在現代化的汙水處理工藝中，配備流量檢測儀表，構（gòu）成可靠（kào）的自動控製（zhì）係統，使汙（wū）水水質達到常（cháng）規的排放標準（zhǔn），造福人類。

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