1 引 言

      在自來水行業中，流量的測量非常重要，自來水廠的取水、加藥和供水的流量進行測量，可以為經濟核算和水處理系統的診斷提供依據，從而達到有效地進行制水的操作與控制。而電磁流量計以其反應速度快、精度高、穩定性能好、壓力損失小，被廣泛應用于水廠中。下面結合我公司實際，對電磁流量計進行分析。

      我們安裝使用的電磁流量計是Endress&Hauser的Promag 30流量計。

      2 電磁流量計的分析

      2.1 測量原理

      電磁流量計由傳感器和變送器兩部分組成。被測流量經傳感器交換成感應電勢，然后再由變送器轉換成（4~20）mA的標準信號輸出，以便進行指示、記錄。

      由于感應電勢與流量具有線性關系，在管道兩側各插入一根電極，便可以引出感應電勢。根據電磁感應定律可知道，流量的基本公式：

感應電勢    E＝BD_v X 10^-8     （1）

      E -- 感應電勢；B -- 磁感應強度；D -- 管道直徑;v -- 垂直于磁力線方向的液體速度。

流量 Q＝πD²v/4                  （2）

      變送器的工作原理如圖1示。

      整個變送部分是一個閉環系統，感應電勢E與反饋電壓V進行比較后，得一差值信號ε作為前置放大器的輸入信號，經放大器（包括前置放大器A₁ 、主放大器A₂ 、相敏整流器A₃和功率放大器A₄）后，得到4~20mA的直流輸出電流I。反饋信號經反饋放大器（包括線圈K₁ 、霍爾乘法器和電位器分壓V_z）后，反饋到變送器的輸入端，形成閉環系統。正交干擾抑制器是作為主放大器的反饋網絡，將正交干擾信號反饋到主放大器的輸入端，以再次削弱正交干擾的影響。

      由上述可知，主通道的傳遞系數為：

A=A₁A₂A₃A₄                                   （3）

      反饋通道的傳遞系數：

β＝R_HK₁K₂BK_Z                                （4）

      由上兩式可得：

I＝E/（R_HK₁K₂BK_Z ）                        （5）

      根據（1）（2）（5）式可知：

I＝4 X 10^-8 Q/（R_HK₁K₂K_ZπD ）        （6）

      式中4 X 10^-8 /（R_HK₁K₂K_ZπD）為一常數。由式⑥可以看出，由于在電磁流量計的變送部分采用了負反饋系統，不僅提高了轉換部分的穩定性，而且還可以克服電源波動的影響。

      2.2 電磁流量計的選擇

      由于電磁流量計具有以下特點：

      （a）結構簡單，無活動部件，使用可靠；
      （b）壓力損失小；
      （c）測量精度不受被測介質壓力、密度、粘度等物理參數的變化的影響。精度對流速分布的變化不敏感；
      （d）小于300mm口徑的傳感器采用內磁式結構，緊湊合理，簡單可靠，使用壽命長；
      （e）大于300mm口徑的傳感器采用整體澆注，使測量管和殼體合為一體，防潮、防水性好，適宜地下或潮濕環境安裝使用；
      （f）安裝使用方便，對前置直管段要求低。

      結合工藝生產要求和價格兩面考慮，我公司選擇Endress&Hauser的Promag 30電磁流量計安裝于送水泵房，用于計量送水流量。

      2.3 安裝、使用中應注意的問題

      （a）傳感器的安裝位置，要選擇在任何時候測量導管內都能充滿液體，是垂直安裝，以便減少由于液體流過在電極上出現氣泡，造成誤差。如圖2示。

      （b）電磁流量計的信號比較微弱，在滿量程時，只有2.5~8mV，流量很小時輸出僅有幾微伏，外界略有干擾就能影響測量的精度。因此，傳感器與變送器的外殼、屏蔽線、測量導管都要接地。并要求單獨設置接地點。
      （c）變送器的安裝地點要遠離一切大功率的磁源，不能有振動。
      （d）安裝時若前后都有彎頭時，進管長度L₁必須大于管徑DN的3至5倍，出管長度L₂必須大于管徑DN的2倍，如圖3示。

      （e）變送器和二次儀表必須使用同一相線，否則由于檢測信號與反饋信號相位差120°，使儀表不能正常工作。

      2.4 運行期的故障

      流量計使用一段時間后，常見的故障原因有：由于在管內壁會沉積垢層，雷電擊及環境條件的變化，從而會影響測量精度。因此，在使用中必須注意維護。對于內壁沉積垢層可以鏟刷清潔傳感器探頭，儀表即可恢復正常；對于雷電擊可以加強防雷設施，減少雷電對儀表的損壞；對于環境條件的變化可以采用抗干擾措施，可獲得滿意的測量結果。

      3 結束語

      電磁流量計在我公司投人使用幾年來，計量準確可靠、運行穩定，為水廠計算回收率，提高經濟效益起到了很重要的作用，是自來水廠實現流量測量的很好選擇。本文分析的電磁流量計的檢測原理、安裝、選擇、故障處理等，作為本人的一心得向大家作介紹。

      參考文獻

      [1] 范玉久.化工測量及儀表［M］．北京：化學工業出版社出版，1993．
      [2] Endress&Hauser公司．Promag 30電磁流量計的技術資料，1994．
      [3] 法國得利滿公司．設備技術資料，1994．
      [4] 黃潤生．過程控制儀表［M］．北京：電子工業出版社出版，1992．
      [5] 張福學．傳感器應用及其電路精選［M］．北京：電子工業出版社出版，1993．
      [6] 羅四維．傳感器應用電路詳解［M］．北京：電子工業出版社出版，1993．