智能电磁流量计在污水处理行业中的实际应用案例

智能电磁流量计从发明到应用到实际工业生产中已有50多年的历史，其应用的范围日益扩展，应用的领域已经涉及许多行业，包括水，污水，化工、医药、食品、造纸等。小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所。大口径仪表较多应用于给排水工程

在中国，随着中国现代化建设进程的加速，各种工业生产产生的环境污染问题日益严重，人们迫切需要一个可持续发展的发展模式，健康、绿色，和谐，自然的发展理念日益为人们所接受，因此对于污染的治理和控制极为紧迫，也是仪表仪器行业所面临的课题。润中科技所参与的浙江温州的水处理发展有限公司的各个工程设计，在以印染工业废水为主的城市综合污水处理中性能挥了重要的作用。其已建成的一、二期项目已经达到70万吨/日的污水处理能力。因为在污水处理工艺中，需要对排放污水、添加剂、污泥等进行计量和控制，所以流量测量非常重要。

1．测量原理

电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。当导电金属杆以一定速度做垂直于磁力线方向的运动，即会产生感应电压。如果磁场强度为B，金属杆长度为L，速度为v，那么产生的感应电压：（参见下图）　　　　

电磁流量计工作原理图

在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。

假设电磁感应线圈产生磁场强度(B)为恒定，产生的感应电压(Ue)正比于流体速度(v)，管道截面积 (A)为已知，则体积流量(Qv)则可通过如下公式计算：

电磁流量计由流量传感器和变送器两大部分组成。传感器测量管上下装有励磁线圈，通励磁电流后产生磁场穿过测量管，一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势，送到变送器。励磁电流则由变送器提供。按转换器与传感器组装方式分类，有分离型和一体型两种。在污水处理工艺中大口径流量计多为分体式，一部分安装在地上，另一部分在地下。小口径以一体式为多。　　

市场上电磁流量计的功能差别也很大，简单的就只是测量单向流量，只输出模拟信号带动后位仪表；多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片（ASIC），以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、FF现场总线等。　　

电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽，润中科技提供多种类型的传感器，分别应用于水和污水行业，化工、食品行业，食品、制药行业，口径范围从2毫米到2米。变送器可提供10、50、23、53多种选择，10针对于水行业开发的经济型，50为普通型，53为增强型，23为两线制。精度可有0.5%，0.2%两种选择。可测正反双向流量，也可测脉动流量。　　

使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值（即下限值）。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型电磁流量计的阈值在10-4～（5×10-6）S/cm之间，视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。　　

工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm，酸、碱、盐液的电导率在10-4～10-1S/cm之间，使用不存在问题，低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。电磁流量计不能测量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低，认为不能使用，然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例，这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液，资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的，实际使用的水溶液可能用工业用水配比，电导率将比查得的要高，也有利于流量测量。　　

2．电磁流量计特点

电磁流量计不受温度、压力、粘度等外界因素的影响，测量管内部无收缩或凸出部分的造成的压力损失，另外，流量元件检测出的初信号，是一个与流体平均流速成精确线性变化的电压，它与流体的其他性质无关，具有很大的优越性。根据污水具有流量变化大、含杂质、腐蚀性小、有一定的导电能力等特性，测量污水的流量，电磁流量计是一个很好的选择。它结构紧凑、体积小。安装、操作、维护方便，测量系统采用智能化设计，整体密封加强，能在较恶劣的环境下正常工作。而涡街流量计由于技术原因，口径很难做大，质量，管道式超声波流量计在价格相对于电磁缺乏竞争优势。所以在水和污水行业，电磁流量计尤其是大口径电磁流量计具有很大优势，得到了非常普遍的应用。　　　　　　

系列电磁流量计功能强大，操作简单，具体的特点如下：

1）测量管道内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求底。

2）测量不受流体密度、粘度、压力、温度、电导率变化的影响。

3）衬里有硬橡胶，聚氨酯，PTFE，PFA等多种材料供选择。

4）变送器的直流供电/交流供电，四线制/两线制，防爆/非防爆，经济型/标准型等细分满足您的不同需求。

5）光敏键，可免开盖操作；中文菜单显示，更加方便国内用户的使用。

6）快速设定菜单，引导完成参数设置，方便快捷。

7）测量可靠性高，重复性好，长期免维护。量程比高达1000:1

8）提供电流，频率，脉冲，Hart, Profibus-PA, Profibus-DP, FF等各种输出方式供选择。　　

3．安装要求

PROMAG 系列电磁流量计提供防护等级IP67（防尘防浸水级）或IP68 （防尘防潜水级）。在污水厂中大口径流量计传感器大多安装在地下，所以建议选择IP68（防尘防潜水级）。通常电磁流量对安装场所有以下要求：

1） 测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；尽量满足前后直管段分别不小于5D和2D；

2） 尽可能避免测量管内变成负压；

3） 选择震动小的场所，特别对一体型仪表；

4） 避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰；

5） 易于实现传感器单独接地的场所；

6） 尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；

7） 尽可能避免受阳光直照

4．应用情况及效果

污水处理工艺主要是通过生物氧化，絮凝，沉淀等工艺达到污水净化的目的，在每个阶段都需要一定的量计来进行测量。杂污水行业，E+H主要提供10W, 50/53W，23W，50/53P等几种产品。

在污水处理工艺中，需根据工艺要求，配置对应的检测仪表，构成可靠的控制系统。浙江温州污水处理厂在以下工艺检测流程中配备了智能电磁流量计：(1)进水管；(2)初沉池到贮泥池泥量检测；(3)污泥泵房剩余、污泥流量检测；(4)污泥泵房回流污泥流量检测；(5)二沉池配水井的出水流量检测；(6)消化池进泥量检测；7)消化池出泥量检测；(8)絮凝池药剂进量检测等等。

絮凝工艺中测量药剂添加量的RZ-LDE 50W

RZ-LDE系列电磁流量计在浙江温州污水处理厂使用中，运行状况优良，据现场的操作人员普遍反映该流量计测量结果准确，操作方便，各种参数一目了然，并且安装在金属管道上的流量计不需要专门接地环。RZ-LDE系列电磁流量计为工艺检测控制提供了及时准确的数据，为该公司创造了一定的经济效益和社会效益。