PROMAG系列电磁流量计在污水处理行业中的应用

    随着中国工业化进程的加速，环境污染问题日益严重，社会对可持续发展的呼声也越来越高，人与自然和谐共生的理念为人们所接受，对各种污染的治理更为紧迫。绍兴水处理发展有限公司是以印染工业废水为主的城市综合污水处理企业，已建成的、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，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，有分离型和体型两种。在污水处理工艺中大口径流量计多为分体式，部分安装在地下，另部分在地上。小口径以体式为多。

    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，E+H公司提供W、P、H三种类型的传感器，分别应用于水和污水行业（W型），化工、食品行业（P型），食品、制药行业（H型），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、有定的导电能力等特性，测量污水的流量，电磁流量计是个很好的选择。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。　　　　　　

    E+H PROMAG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。绍兴污水处理厂在以下工艺检测流程中配备了流量计：（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。

    
    PROMAG系列电磁流量计在绍兴污水处理厂使用后，运行良好，操作人员反映其测量准确，操作界面人性化，各种参数目了然，且安装在金属管道上的流量计不需要门接地环。PROMAG系列电磁流量计为工艺检测控制提供了及时准确的数据，创造了定的经济效益和社会效益。

    作者： 卢传举先生，Ｅ＋Ｈ上海销售中心产品工程师；黄臻先生，产品及行业经理。
    《中国建设信息》水工业市场，２００５年１２月。