电磁流量计在工业污水处理中的应用

　　1　电磁流量计工作原理和测量系统组成

　　1·1　工作原理

　　电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。被测介质垂直于磁力线方向流动,因而在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一感应电动势Ex,

　　由此可见,感应电动势Ex与被测介质流量Q成正比。流量Q不受流体的温度、压力、密度、电导率变化的影响,具有很大的优越性。测量系统的变送器输出Ex是一个微弱的交变信号,其中包含各种干扰成分,且信号内阻变化高达几万欧姆,因此要求转换器是一个高输入阻抗,且能抑制各种干扰成分的交流毫伏转换器。将感应电动势转换成4~20 mA DC的统一信号。转换器有高输入阻抗差动放大器、主放大器、正交干扰抑制器、相敏检波器、直流放大器、霍尔乘法器等组成,最后输出电流为:

　　1·2　测量系统的组成

　　电磁流量计经历了直流励磁、工频交流励磁、低频矩形波励磁等阶段。70、80年代国内使用较多的工频交流励磁因存在电磁感应、静电耦合等难以消除的工频干扰,零点稳定性差、可靠性差等缺点已较少采用。

　　目前选型设计时采用低频干扰(1/4~1/32)矩形波励磁,它改变了工频干扰的形态特征,利用工频同步采样、动态校零等技术提高了抗干扰能力和零点稳定性。对于像工业污水一样电导率较低的对象,宜采用有双频矩形波(高频为75Hz的矩形波,外包络是1/8工频的矩形波)励磁技术的产品,如日本横河公司的AD-MAG系列产品。

　　测量系统由测量管路、励磁线圈、测量电极、信号转换器等组成。它的励磁方式与传统的直流励磁方式和交流正弦波励磁方式均不同。流量计中的磁场是通过由信号转换器供给的正、负交替变化矩形波电流,送到励磁线圈产生的,它克服了直流励磁方式易在电极部分产生极化作用,和交流励磁由于电极、流体、电极形成的闭路及交变磁场的时间变动,引起正比的电磁感应电压。在两个检测电极之间,产生正负交替变化的流量信号电压,与矩形波励磁电流的频率相等。

　　对于由磁场强度变化产生的电磁干扰电压,采取把衰减时的电动势做采样处理方法取出对应流量信号。在磁场电流达到它的稳定值时,进行采样处理。因此,通常的干扰电压都能被消除。

　　在测量系统中还采用了智能化设计。信号转换器由5个功能块组成。功能块1由输入前置放大器、高分辨率A/D转换器和一个控制和监视的微处理器(UP01)组成;功能块2是由功能块的电子装置控制的,给流量计励磁线圈周期性的产生励磁电流的装置;功能块3由7位LCD液晶显示器、EEPROM、KSA集成电路、微处理器和3个为了输入操作参数的按键组成。由UP01测定的与输入操作参数和校准值有关的数字值,经UP02计算后,其值通过科隆公司研制的KSA作为流量比例信号,经光电耦合器到输出驱动器,正负计数的流量累积值和满刻度范围0%~100%的瞬时流量值可在7位LCD液晶显示。在电源故障停电后,最后的计数器读数可永久地储存在E2PROM中。功能块4把数字信号转换成4~20 mA的电流输出信号;功能块5能驱动电子计数器或电动机械计数器。