摘 要：介紹了電磁流量計的工作原理，特點，安裝要求及注意事項，以及在污水處理廠的應(yīng)用情況。
關(guān) 鍵 詞：污水處理； 電磁流量計； 流量計
電磁流量計已有50多年的應(yīng)用歷史，在全球范圍內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，領(lǐng)域涉及水/污水、化工、醫(yī)藥、造紙、食品等各個行業(yè)。大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所。小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。
隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的加速，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，社會對可持續(xù)發(fā)展的呼聲也越來越高，人與自然和諧共生的理念為人們所接受，對各種污染的治理更為緊迫。紹興水處理發(fā)展有限公司是以印染工業(yè)廢水為主的城市綜合污水處理企業(yè)，已建成的一、二期項目已經(jīng)達(dá)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(jìn)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(yīng)定律。當(dāng)導(dǎo)電金屬桿以一定速度做垂直于磁力線方向的運動，即會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。如果磁場強(qiáng)度為B，金屬桿長度為L，速度為v，那么產(chǎn)生的感應(yīng)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(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時，則會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。
假設(shè)電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場強(qiáng)度（B）為恒定，產(chǎn)生的感應(yīng)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(chǎn)生磁場穿過測量管，一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢，送到變送器。勵磁電流則由變送器提供。按轉(zhuǎn)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，一部分安裝在地下，另一部分在地上。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(jī)通信和運動組態(tài)等。有些型號儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、FF現(xiàn)場總線等。
電磁流量計的口徑范圍比其他品種流量儀表寬，E+H公司提供W、P、H三種類型的傳感器，分別應(yīng)用于水和污水行業(yè)（W型），化工、食品行業(yè)（P 型），食品、制藥行業(yè)（H型），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(yè)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型，50為普通型，53為增強(qiáng)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(dǎo)電的，不能低于閾值（即下限值）。電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)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(zhuǎn)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(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)的信號線長度。
工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)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(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)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(dǎo)率較低，認(rèn)為不能使用，然而實際工作中會遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實例，這類雜質(zhì)對增加電導(dǎo)率有利。對于水溶液，資料中的電導(dǎo)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(yè)用水配比，電導(dǎo)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(nèi)部無收縮或凸出部分的造成的壓力損失，另外，流量元件檢測出的最初信號，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(zhì)無關(guān)，具有很大的優(yōu)越性。根據(jù)污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導(dǎo)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(jié)構(gòu)緊湊、體積小。安裝、操作、維護(hù)方便，測量系統(tǒng)采用智能化設(shè)計，整體密封加強(qiáng)，能在較惡劣的環(huán)境下正常工作。而渦街流量計由于技術(shù)原因，口徑很難做大，質(zhì)量，管道式超聲波流量計在價格相對于電磁缺乏競爭優(yōu)勢。所以在水和污水行業(yè)，電磁流量計尤其是大口徑電磁流量計具有很大優(yōu)勢，得到了非常普遍的應(yīng)用。
E+H PROMAG系列電磁流量計功能強(qiáng)大，操作簡單，具體的特點如下：
1）測量管道內(nèi)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(dǎo)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(jīng)濟(jì)型/標(biāo)準(zhǔn)型等細(xì)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(nèi)用戶的使用。
6）快速設(shè)定菜單，引導(dǎo)完成參數(shù)設(shè)置，方便快捷。
7）測量可靠性高，重復(fù)性好，長期免維護(hù)。量程比高達(dá)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(hù)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(xué)反應(yīng)管道時，要裝在反應(yīng)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(nèi)變成負(fù)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(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場干擾；
5） 易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所；
6） 盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
7） 盡可能避免受陽光直照
4 應(yīng)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(dá)到污水凈化的目的，在每個階段都需要一定的量計來進(jìn)行測量。雜污水行業(yè)，E+H主要提供10W, 50/53W，23W，50/53P等幾種產(chǎn)品。
在污水處理工藝中，需根據(jù)工藝要求，配置對應(yīng)的檢測儀表，構(gòu)成可靠的控制系統(tǒng)。紹興污水處理廠在以下工藝檢測流程中配備了流量計：（1）進(jìn)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(jìn)泥量檢測；7）消化池出泥量檢測；（8）絮凝池藥劑進(jìn)量檢測等等。
PROMAG系列電磁流量計在紹興污水處理廠使用后，運行良好，操作人員反映其測量準(zhǔn)確，操作界面人性化，各種參數(shù)一目了然，且安裝在金屬管道上的流量計不需要專門接地環(huán)。PROMAG系列電磁流量計為工藝檢測控制提供了及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。