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自动化仪表在水处理系统中应用5

3. 流量测量

流量测量分为两种，一种用于流量检测，参与过程控制，以达到提高生产自动化水平，改善生产工艺条件，提高产品质量和产量的目的。另一种用于流量的计量，不仅计量产品的产量，还是供水企业主要技术经济指标计算的依据。在供水企业*主要的8项经济指标中，有3项指标是以流量计测量的数据为基础的。

流量计的选型应考虑以下因素：
(1)任何型号的流量计都必须有国家计量部门检定的证书方可选用。
(2)流量计本身的压力损失要小。
(3)根据行业要求，流量计的准确度应不低于2.5级。
(4)安装现场条件应满足所选流量计对直管段的要求。
(5)所选流量计应能适应安装现场环境条件如温度、湿度、电磁干扰等。
(6)所选流量计应能适用于待测的液体介质。

目前，在给水工程设计中，采用*多的是电磁流量计和超声流量计。

a. 电磁流量计

电磁流量计的原理是应用法拉弟电磁感应定律，由传感器和转换器组成。

在测量中，液体本身为导体，磁场通过安装在管路中的两个线圈产生。线圈由交流或直流电源励磁，磁场作用于管道内流动的液体，在管道中产生一个与被测流体平均流速V相对应的电压，且该电压与流体的流速分布无关。

与管道绝缘的两个电极监测液体的感应电压。磁场方向、流体流向及两个检测电极的相对位置三者互相垂直。

电磁流量计的优点：
(1)测量不受被测液体的温度、压力或粘度的影响。
(2)没有压力损失。
(3)能连续测量，测量**度高。
(4)口径范围和测量范围大，测量范围连续可调。
(5)与流速分布无关。
(6)前后直管段较短，前置直管段为5D(D为仪表的直径)，后置直管段为3D。
(7)稳定性好，输出为标准化信号，可方便地进入自控系统。
(8)变送器导管内壁有衬里材料，具备良好的耐腐、耐磨性。
(9)转换器体积小，消耗功率小，抗干扰性能强，便于现场观察。

应用于水处理系统的电磁流量计的衬里材料多选用氯丁橡胶，因其有较好的耐磨性。安装时应注意远离外界的电磁场源，以免影响传感器的工作磁场及流量信号，传感器水平安装时，要求两个电极的中心轴线处于水平状态，防止颗粒杂质沉积，影响电极工作。测量管内应为满管，不允许大量气泡通过传感器，当不能满足条件时，应采取相应措施。

为使仪表可靠地工作，提高测量**度，不受外界寄生电势的干扰，传感器应有良好的单独接地线，且接地电阻应小于10Ω，尤其是安装在阴极保护管道上时。如在天津水源厂出厂干管上安装的电磁流量计，由于管道采用了阴极保护，防护电解腐蚀的管道内壁和外壁之间是绝缘的，被测介质没有接地电位，所以，将传感器接地环装在传感器的两个端面上，与连接管道的法兰绝缘。传感器与接地环用接地线相连，并引至接地极。管道法兰之间用电缆相连但不连到传感器上。法兰连接螺栓用绝缘衬套和垫圈隔离。该电磁流量计自投产使用以来，效果一直较好。

转换器应安装在符合其防护等级要求的场所，在满足安装环境、使用要求的前提下，转换器与传感器之间的距离和连接电缆越短越好，以节约投资，减少可能产生的强电信号的干扰。

b. 超声流量计

*近十几年来，由于电子技术的发展，超声流量计才得以应用于流量测量。利用超声流量计进行测量的方法有很多种，其中较为典型的是时差法和多普勒法。净水厂多选用时差法流量计，其方法是在测量管道上安装两个换能器，因顺流与逆流流速差别的影响，测量从发射到接收而产生的时间差，据此测出流速。

超声流量计的主要优点：

(1)安装维护方便。随着夹装式传感器的广泛使用，在安装和维护超声流量计时不需在管道上打孔或切断流量，就可在已存在的应用场合很方便地进行安装，尤其适用于大口径管道检测系统。
(2)口径范围大，且价格不受管径影响。
(3)测量可靠性高。
(4)无压力损失。
(5)不受流体参数影响。
(6)输出标准化直流信号，可方便地进入自控系统。

选用超声流量计要特别注意传感器的安装误差、管道内壁结垢、防腐层均匀与否，这些因素对测量结果影响很大。另据超声流量计的测量原理，只有流速分布均匀时才能保证测量的**度，所以在流量计的上下游要有足够的直管段，参考各种资料及流量计的使用手册，要求上游*少不小于10D，下游大于5D。

由于自来水行业为连续生产，进行不间断计量是极为重要的，所以一般安装于管道上的流量计不能经常拆卸送检，一般做法是采用**度较高的便携式超声流量计，按周期送国家认证单位进行校准，作为企业的标准器具，再用比对的方式定期检测在线流量计。这需要设计人员在设计时应根据使用单位要求，考虑将来生产管理的需要，预留出比对测量的空间，以方便用户，即将流量计井做得稍大一些，除安装固定式流量计外，还应如图1所示预留出便携式流量计测量的空间。

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