智能電磁流量計在污水處理行業中的實際應用案例

智能電磁流量計從發明到應用到實際工業生產中已有50多年的歷史，其應用的范圍日益擴展，應用的領域已經涉及許多行業，包括水，污水，化工、醫藥、食品、造紙等。小口徑、微小口徑常用于醫藥工業、食品工業、生物工程等有衛生要求的場所。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所。大口徑儀表較多應用于給排水工程

在中國，隨著中國現代化建設進程的加速，各種工業生產產生的環境污染問題日益嚴重，人們迫切需要一個可持續發展的發展模式，健康、綠色，和諧，自然的發展理念日益為人們所接受，因此對于污染的治理和控制極為緊迫，也是儀表儀器行業所面臨的課題。潤中科技所參與的浙江溫州的水處理發展有限公司的各個工程設計，在以印染工業廢水為主的城市綜合污水處理中性能揮了重要的作用。其已建成的一、二期項目已經達到70萬噸/日的污水處理能力。因為在污水處理工藝中，需要對排放污水、添加劑、污泥等進行計量和控制，所以流量測量非常重要。

1．測量原理

電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應定律。當導電金屬桿以一定速度做垂直于磁力線方向的運動，即會產生感應電壓。如果磁場強度為B，金屬桿長度為L，速度為v，那么產生的感應電壓：（參見下圖）　　　　

電磁流量計工作原理圖

在電磁流量計中，測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時，則會產生感應電壓。管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯（橡膠，特氟隆等）實現與流體和測量電極的電磁隔離。

假設電磁感應線圈產生磁場強度(B)為恒定，產生的感應電壓(Ue)正比于流體速度(v)，管道截面積 (A)為已知，則體積流量(Qv)則可通過如下公式計算：

電磁流量計由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測量管上下裝有勵磁線圈，通勵磁電流后產生磁場穿過測量管，一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸，引出感應電勢，送到變送器。勵磁電流則由變送器提供。按轉換器與傳感器組裝方式分類，有分離型和一體型兩種。在污水處理工藝中大口徑流量計多為分體式，一部分安裝在地上，另一部分在地下。小口徑以一體式為多。　　

市場上電磁流量計的功能差別也很大，簡單的就只是測量單向流量，只輸出模擬信號帶動后位儀表；多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量計算、自動核對和故障自診斷、與上位機通信和運動組態等。有些型號儀表的串行數字通信功能可選多種通信接口和專用芯片（ASIC），以連接HART協議系統、PROFTBUS、Modbus、FF現場總線等。　　

電磁流量計的口徑范圍比其他品種流量儀表寬，潤中科技提供多種類型的傳感器，分別應用于水和污水行業，化工、食品行業，食品、制藥行業，口徑范圍從2毫米到2米。變送器可提供10、50、23、53多種選擇，10針對于水行業開發的經濟型，50為普通型，53為增強型，23為兩線制。精度可有0.5%，0.2%兩種選擇。可測正反雙向流量，也可測脈動流量。　　

使用電磁流量計的前提是被測液體必須是導電的，不能低于閾值（即下限值）。電導率低于閾值會產生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型電磁流量計的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉換器間流量信號線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規定電導率相對應的信號線長度。　　

工業用水及其水溶液的電導率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問題。電磁流量計不能測量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低，認為不能使用，然而實際工作中會遇到因含有雜質而能使用的實例，這類雜質對增加電導率有利。對于水溶液，資料中的電導率是用純水配比在實驗室測得的，實際使用的水溶液可能用工業用水配比，電導率將比查得的要高，也有利于流量測量。　　

2．電磁流量計特點

電磁流量計不受溫度、壓力、粘度等外界因素的影響，測量管內部無收縮或凸出部分的造成的壓力損失，另外，流量元件檢測出的初信號，是一個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無關，具有很大的優越性。根據污水具有流量變化大、含雜質、腐蝕性小、有一定的導電能力等特性，測量污水的流量，電磁流量計是一個很好的選擇。它結構緊湊、體積小。安裝、操作、維護方便，測量系統采用智能化設計，整體密封加強，能在較惡劣的環境下正常工作。而渦街流量計由于技術原因，口徑很難做大，質量，管道式超聲波流量計在價格相對于電磁缺乏競爭優勢。所以在水和污水行業，電磁流量計尤其是大口徑電磁流量計具有很大優勢，得到了非常普遍的應用。　　　　　　

系列電磁流量計功能強大，操作簡單，具體的特點如下：

1）測量管道內無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求底。

2）測量不受流體密度、粘度、壓力、溫度、電導率變化的影響。

3）襯里有硬橡膠，聚氨酯，PTFE，PFA等多種材料供選擇。

4）變送器的直流供電/交流供電，四線制/兩線制，防爆/非防爆，經濟型/標準型等細分滿足您的不同需求。

5）光敏鍵，可免開蓋操作；中文菜單顯示，更加方便國內用戶的使用。

6）快速設定菜單，引導完成參數設置，方便快捷。

7）測量可靠性高，重復性好，長期免維護。量程比高達1000:1

8）提供電流，頻率，脈沖，Hart, Profibus-PA, Profibus-DP, FF等各種輸出方式供選擇。　　

3．安裝要求

PROMAG 系列電磁流量計提供防護等級IP67（防塵防浸水級）或IP68 （防塵防潛水級）。在污水廠中大口徑流量計傳感器大多安裝在地下，所以建議選擇IP68（防塵防潛水級）。通常電磁流量對安裝場所有以下要求：

1） 測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時，避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學反應管道時，要裝在反應充分完成段的下游；盡量滿足前后直管段分別不小于5D和2D；

2） 盡可能避免測量管內變成負壓；

3） 選擇震動小的場所，特別對一體型儀表；

4） 避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場干擾；

5） 易于實現傳感器單獨接地的場所；

6） 盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體；

7） 盡可能避免受陽光直照

4．應用情況及效果

污水處理工藝主要是通過生物氧化，絮凝，沉淀等工藝達到污水凈化的目的，在每個階段都需要一定的量計來進行測量。雜污水行業，E+H主要提供10W, 50/53W，23W，50/53P等幾種產品。

在污水處理工藝中，需根據工藝要求，配置對應的檢測儀表，構成可靠的控制系統。浙江溫州污水處理廠在以下工藝檢測流程中配備了智能電磁流量計：(1)進水管；(2)初沉池到貯泥池泥量檢測；(3)污泥泵房剩余、污泥流量檢測；(4)污泥泵房回流污泥流量檢測；(5)二沉池配水井的出水流量檢測；(6)消化池進泥量檢測；7)消化池出泥量檢測；(8)絮凝池藥劑進量檢測等等。

絮凝工藝中測量藥劑添加量的RZ-LDE 50W

RZ-LDE系列電磁流量計在浙江溫州污水處理廠使用中，運行狀況優良，據現場的操作人員普遍反映該流量計測量結果準確，操作方便，各種參數一目了然，并且安裝在金屬管道上的流量計不需要專門接地環。RZ-LDE系列電磁流量計為工藝檢測控制提供了及時準確的數據，為該公司創造了一定的經濟效益和社會效益。