出水流量計(jì)作為酸性工業(yè)廢水流量計(jì)在廢水處理中的應(yīng)用

在不銹鋼制造過程中，為了去除退火后帶鋼表面的氧化鐵皮，一般采用由硝酸和氫氟酸配成的混酸進(jìn)行表面清洗。酸洗后的廢水除了含有硝酸、氫氟酸和游離的金屬離子外，還含有由鐵離子和氟離子、鉻離子和氟離子形成的絡(luò)合離子及其不溶物、金屬氧化物及由硝酸生成的氮化物等，成分十分復(fù)雜。這些酸性的工業(yè)廢水若直接排放或處理不當(dāng)，將會(huì)影響水體的自凈，使水質(zhì)惡化，污染環(huán)境。作為工業(yè)生產(chǎn)過程的主要檢測(cè)參數(shù)—流量，其測(cè)量的方法很多，如容積式、速度式、動(dòng)量式、質(zhì)量流量式等;相應(yīng)的流量計(jì)種類也很多，有孔板流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、出水流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。本文主要介紹的是某不銹鋼廠酸性廢水處理過程中應(yīng)用的出水流量計(jì)。介紹出水流量計(jì)在不銹鋼酸性廢水處理中的應(yīng)用，探討了出水流量計(jì)的側(cè)量原理和結(jié)構(gòu)，以及安裝技術(shù)要求和常見的故障，對(duì)于掌握該流量計(jì)的使用方法和性能具有一定的指導(dǎo)作用，為出水流量計(jì)在線側(cè)量提供了一定的參考。
測(cè)量原理
出水流量計(jì)的測(cè)量原理是法拉*電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長度及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度成正比。同理，在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電液體，也會(huì)在液體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，示意圖如圖1所示。
圖1測(cè)量原理

感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則確定，其大小由下式?jīng)Q定:
E= BDV (1)式中:1偽感應(yīng)電勢(shì);11為磁感應(yīng)強(qiáng)度;I偽管道直徑;偽管道內(nèi)的流體速度。
流量幾等于流體流速與管道截面積的乘積，即
q=πD2V (2)
(2) 將式((2壯人式((1 }可得  
q =(πD/4B) E (3)
由式((3河知，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變且管道直徑
D}確定時(shí)，流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線形關(guān)系。
2內(nèi)部結(jié)構(gòu)
出水流量計(jì)主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電*、襯里、外殼以及轉(zhuǎn)換器等部分組成。
2. 1磁路系統(tǒng)
用于產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。工業(yè)生產(chǎn)用的出水流量計(jì)，大多采用SOHzT頻電源激勵(lì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。
2. 2測(cè)量導(dǎo)管
為使磁力線通過測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通不被分路并減少渦流，測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，一般可選用不銹鋼(1 (}gN}Ti)、玻璃鋼、鋁及其他高強(qiáng)度塑料等。
2. 3襯里
為確保感應(yīng)電勢(shì)不被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路，在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上必須附著一層絕緣的襯里。為增加測(cè)量導(dǎo)管的耐磨與耐腐蝕性，襯里一般均選用具有耐腐蝕、耐磨、耐高溫的材料，如聚氨脂橡膠、氯丁橡膠、聚四氟乙烯等。
2. 4電*

電*結(jié)構(gòu)如圖2所示，作用是把由液體切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)引出。為避免影響磁通分布，電*一般選擇非導(dǎo)磁、耐腐蝕、耐磨材料，如不銹鋼(1 (}gNjTi}對(duì)于腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)，可選用欽、鉑、鍍金等。
3干擾信號(hào)
出水流量計(jì)干擾信號(hào)主要有三種:(1)電磁荊合產(chǎn)生的靜電感應(yīng);(2測(cè)流體介質(zhì)產(chǎn)生的電化學(xué)干擾;(3)出水流量計(jì)供電電源的電壓和頻率波動(dòng)等電源干擾。
抗干擾技術(shù)的幾個(gè)發(fā)展過程如下:
70年代中期，主要采用低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)，改變工頻干擾的形態(tài)特征。利用工頻同步采樣技術(shù)，使出水流量計(jì)獲得較好的抗工頻干擾能力，可使其測(cè)量精度提高、零點(diǎn)穩(wěn)定、可靠性增強(qiáng)。
80年代初采用三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)和動(dòng)態(tài)校零技術(shù)、同步勵(lì)磁、同步采樣技術(shù)以獲得出水流量計(jì)*佳的零點(diǎn)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高抗工頻干擾和*化電勢(shì)干擾的能力。
80年代末采用雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)，既克服流體介質(zhì)產(chǎn)生的泥漿干擾和流體流動(dòng)噪聲，又具有低頻矩形波勵(lì)磁出水流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)壓性，實(shí)現(xiàn)出水流量計(jì)零點(diǎn)穩(wěn)定性、抗干擾能力和響應(yīng)速度的*佳統(tǒng)一，從而提高出水流量計(jì)抗干擾能力，是目前*有效的抗干擾措施。
4技術(shù)特點(diǎn)
4. 1優(yōu)點(diǎn)
(1)由于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)部沒有活動(dòng)或突出部件，測(cè)量壓力損失*小。
(2)一般情況，只要是導(dǎo)電率大于5 X 10-異an的液體均可測(cè)量。被測(cè)介質(zhì)可以是含有固體顆粒或懸浮物的流體、泥漿等，也可以是酸、堿等腐蝕性液體。
(3)流量計(jì)輸出信號(hào)不受液體溫度、壓力、密度等影響，且輸出電流與體積流量成線性關(guān)系。
(4)量程比較高，可達(dá)100 '1;測(cè)量口徑范圍大，能測(cè)1 mm.r2m以上;測(cè)量精度一般優(yōu)于0.500}
(5)出水流量計(jì)反應(yīng)迅速，可以測(cè)量脈動(dòng)信號(hào)。
4. 2缺點(diǎn)
(1)被測(cè)液體必須導(dǎo)電。
(2)不能測(cè)量氣體、蒸汽和石油制品等。
(3)由于襯里采制的原因，一般使用溫度為0一200℃o
(4)由于電*是鑲裝在測(cè)量導(dǎo)管上的，一般*高工作壓力為0.25Mpa
5安裝注意事項(xiàng)
(1)為減少干擾，出水流量計(jì)應(yīng)安裝在沒有強(qiáng)電場(chǎng)的環(huán)境，附近也不應(yīng)有大的用電設(shè)備。
(2)需將傳感器的“地”與轉(zhuǎn)換器的“地”用一根導(dǎo)線連接起來，并用接地線將其深埋地下。
(3)在出水流量計(jì)安裝完畢后，應(yīng)測(cè)量一下接地電阻，接地電阻越小越好。若阻值偏大，通常的做法是將傳感器和轉(zhuǎn)換器分別接地，可減少由雜散電流引起的干擾電勢(shì)。
(4)為防止傳感器中沉積物或氣泡積存，傳感器*好垂直安裝，被測(cè)液體自下而上流動(dòng)。如條件不允許，也應(yīng)使傳感器低于出口管，以免積存氣體;同時(shí)應(yīng)保證測(cè)量電*在同一水平線上。
(5)電*要求與襯里齊平，以便流體通過時(shí)不受阻礙。電*的安裝位置宜在管道的水平方向，以防止沉淀物堆積在電*上而影響測(cè)量精度。
(6)為保證被測(cè)液體流速分布軸對(duì)稱，傳感器前應(yīng)有一定長度的直管段。上流側(cè)如有彎頭、三通、異徑管等，傳感器前應(yīng)有5倍管徑的直管段，如有各種閥門，應(yīng)有10倍管徑的直管段;下流側(cè)的直管段可以短于上流側(cè)。
(7)為方便檢修傳感器，可增加旁路管，這樣只要關(guān)閉傳感器兩端管道上閥門就可以進(jìn)行調(diào)零操作。
(8)信號(hào)線應(yīng)單獨(dú)穿人接地鋼管，不允許和電源線穿在一個(gè)鋼管里。信號(hào)線一定要用屏蔽線，長度不得大于30m若要求加長信號(hào)線，必須采用一定的措施，如采用雙層屏蔽電纜、屏蔽驅(qū)動(dòng)等。
(9)被測(cè)液體的流動(dòng)方向應(yīng)為傳感器規(guī)定的方向，否則流量信號(hào)相移180幾相敏檢波不能檢出流量信號(hào)，儀表將沒有輸出。
(10)被測(cè)流體的流速也有一定的限制，*低流諫不能低干儀表量程的10 },*高流諫不韶討10 m/ s
6常見故障及處理方法
6. 1故障類型
按照故障發(fā)生時(shí)期可分為:(1碉試期故障，出現(xiàn)在新裝用后調(diào)試初期，主要原因是儀表選用或設(shè)定不當(dāng)、安裝不妥等。(2行期故障，在運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn)，主要原因有流體中雜質(zhì)附著電*襯里、環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。
6.1.1調(diào)試期故障
(1)安裝方面    通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，如將傳感器安裝在易積聚氣體的管網(wǎng)*高點(diǎn);安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空;傳感器后無背壓，流體直接排人大氣造成測(cè)量管非滿管。
(2)環(huán)境方面
通常主要是管道雜散電流干擾、空間強(qiáng)電磁波干擾、大型電機(jī)磁場(chǎng)干擾等。管道雜散電流干擾一般可采用單獨(dú)接地消除;若遇到強(qiáng)大的雜散電流，可采取另外措施使傳感器與管道絕緣等。空間電磁波干擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引人，通常采用單層或多層屏蔽予以消除。
(3)流體方面
通常被測(cè)液體中含有均勻分布的微小氣泡不會(huì)影響出水流量計(jì)的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。當(dāng)氣泡大到遮蓋整個(gè)電*表面時(shí)，會(huì)使電*回路瞬間斷路而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng)。
測(cè)量混合介質(zhì)時(shí)，如果混合未均勻就進(jìn)人流量傳感進(jìn)行測(cè)量，會(huì)使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。電*材料與被測(cè)介質(zhì)選配不當(dāng)，也將由于化學(xué)作用或*化現(xiàn)象而影響正常測(cè)量。
6. 1. 2運(yùn)行期故障
(1傳感器內(nèi)壁附著層    由于出水流量計(jì)常用來測(cè)量臟污流體，運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)在傳感器測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障，這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電*回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作。若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率，則電*回路將出現(xiàn)短路，儀表也不能正常工作。
(2)雷電打擊
雷擊容易在儀表線路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵(lì)磁線圈或傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線等途徑引人，尤其是從控制室電源線引人占絕大部分。
(3)環(huán)境條件變化
在調(diào)試期間由于環(huán)境條件較好，流量計(jì)工作正常。一旦環(huán)境條件變化，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的干擾源咖在流量計(jì)附近管道上進(jìn)行電焊、附近安裝大型變壓器等天就會(huì)干擾儀表的正常工作，流量計(jì)的輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。
6. 2故障現(xiàn)象及處理方法
6. 2. 1通電后無流量信號(hào)輸出
(1供電電源或接線不正確，檢查供電電源或接線是否與說明書要求一致。
(2)保險(xiǎn)絲熔斷，用萬用表檢查保險(xiǎn)絲，并更換。
(3管道內(nèi)無流量，確認(rèn)閥門是否開啟。
(4)轉(zhuǎn)換器內(nèi)電路板損壞，可用替代法進(jìn)行檢查，并更換。
6. 2. 2管道內(nèi)無流量卻有信號(hào)輸出
(1電磁波干擾，檢查信號(hào)電纜，進(jìn)行屏蔽處理。
(2)雜散電流干擾，檢查接地電阻，重新接地。
(3)傳感器參數(shù)設(shè)置不正確，重新設(shè)置參數(shù)，減少增益。6.23輸出信號(hào)波動(dòng)大
(1)被測(cè)液體內(nèi)含有大量的氣泡或被測(cè)液體未混合均勻，改變傳感器安裝位置。
(2)管道震動(dòng)或抖動(dòng)大，在流量計(jì)上流2一31處加裝固定支架。
(3)電*材料選型不恰當(dāng)，重新選擇電*。
6.24測(cè)量值與真實(shí)值偏差大
(1安裝位置不正確，按要求重新進(jìn)行安裝。
(2)傳感器測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)有附著物，拆下清洗。
(3)傳感器襯里磨損嚴(yán)重，檢查并更換。
(4)參數(shù)設(shè)置不正確，根據(jù)實(shí)際情況重新設(shè)定參數(shù)。
7結(jié)束語
由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，元器件的集成化、小型化、智能化，使出水流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的體積大大減小。矩形波激磁和非均勻磁場(chǎng)等技術(shù)的使用，使傳感器要求使用測(cè)量直管長度也進(jìn)一步縮短，體積縮小，重量減輕。近幾年出水流量計(jì)的主攻方向是口徑為200以下、傳感器與轉(zhuǎn)換器結(jié)合在一起的智能型出水流量計(jì)。

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