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污水处理厂专用流量计的原理以及构成故(gù)障检查和步骤

点击次数:2475 发布时间:2020-12-24 08:55:22
摘(zhāi)要:本文描(miáo)述了污水处理厂专用(yòng)流量计的原理以及构成,详细讲解了(le)污水处理厂专用流量计整机装配的关键环节,分析了污水处理厂专用流量计各种故障现象,并具体的讲解了检(jiǎn)查方(fāng)法和步骤,并总(zǒng)结(jié)了(le)污水处理厂专用流量计维护的经验,为用户提供了很(hěn)好的指导方案。
污水处理厂专用流量计(以下简称EMF)是利用法拉*电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积(jī)流量的仪表。50年代初污水(shuǐ)处理厂专用(yòng)流量计实现(xiàn)了(le)工业化应用,近年(nián)来**范围(wéi)污水处理厂专用流量计产量约占工业流量仪表台数的5%~6.5%。
1、污水处理厂专用流量计的(de)原理(lǐ)
1.1 污水(shuǐ)处(chù)理厂专(zhuān)用流量计的工作原理
污(wū)水处理(lǐ)厂专(zhuān)用流量计的基(jī)本原理是法拉*电磁(cí)感应(yīng)定律,即导体在磁场中切割磁力线运动时,在导体两端会(huì)感应一个与磁场方向(xiàng)和导体运动方向相互垂直的感应电动(dòng)势。感应电(diàn)动势的大小与感应(yīng)强度和运动(dòng)速度成正比。导电(diàn)性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的(de)方向上产生与流量成比例的感应电势,其值如下式:
E=K×B×D×V
式(shì)中 E---感应电动势,即(jí)流量信号,V。
K---传感器的修正系数。
B---磁感应强度,T。
C---电*间距及测量管内径,m。
D---导电介(jiè)质的平均流速,m/s。

感应电动势“E”是通过装在内管(guǎn)道壁上的两个电*来检测的,并(bìng)通过连接在电*上(shàng)的引线将感应到的“E”信号传至转换器的信号处理单元(yuán),将信号进行(háng)放大,通过单片机进行处理(lǐ),实现流量(liàng)、流速的显(xiǎn)示,并转换为统一的、标准的电流信号、频率信号以及所需要的各(gè)种报警信号输出,随(suí)着(zhe)通(tōng)讯技术的发展,污水处理厂(chǎng)专用流量计也正在从单机仪表逐步(bù)走向网络化仪表的过渡,可方便的实现远程调试,监测及工业过程自动化处理。
1.2 污水处(chù)理厂专用流量计的组成(chéng)
污水处理厂专用流量计主要由电磁流量传感器(qì)和电磁流量转换器组成,连接方式分为一体型(xíng)和分体型。传感器安装在所测(cè)介质的管道上,将导电介质的流速(流量)线性的变换成感应电势“E”信号。转换器向传感(gǎn)器提供工作磁场的励磁电流,并接受感应电(diàn)势信号,并将信号进行一(yī)系列的处理,转换成电流、频率信(xìn)号输(shū)出。
1.2.1 电磁(cí)流(liú)量传感器
电磁流量传感器的形式主要由励磁方式决定,一般由4部分组成。
1)测(cè)量管:被(bèi)测介质流过的通道。一般(bān)由内衬绝缘衬(chèn)里的非导磁材料、非导磁性金属管子(通常使用不锈钢)构成。
2)工作(zuò)磁场:由励磁线(xiàn)圈通电产生(shēng)。励磁系统主要由励磁线圈(quān)、*靴板、磁轭等构成(chéng);励磁线圈通电后产(chǎn)生恒定(dìng)的(de)磁场,其(qí)直接(jiē)安装在导管上,并与电*轴线垂直(zhí),磁场的(de)分布将(jiāng)会影响到电(diàn)磁(cí)流量的(de)线性和重复性。磁轭是使(shǐ)磁力线均匀的分布到电*轴线的垂直面(miàn)上,以提高(gāo)传感器的测量(liàng)精度和测量稳定性。
3)信号(hào)检(jiǎn)测部分:包括电*、电*引出线、电*屏蔽罩和接线端子盒等;电*直接与被测介质接触,感应电压信号通(tōng)过电*输出到转换器的信号处理单元。
4)壳体:起磁路与外(wài)界隔离、保护作用。
1.2.2 电磁流量转换器
传感器产生的电*信号或测得的电(diàn)压,其数值(或信号)*其微弱,通常(cháng)为μV到mV,并且干扰成分相当复杂,信号幅(fú)度(dù)直(zhí)接受到磁场变动的影响,故感应信号不能直接用于流量的显示。而(ér)转换(huàn)器的任务是将传感器(qì)测得的信号进行(háng)滤波、整形、放大,提取真正反应流(liú)速大小的电压(yā)信号,这个信号通(tōng)过(guò)A/D转换成计算机可以(yǐ)直接处理的数字信号(hào)。转换器一般由低频矩形波(双频、高频)恒(héng)流源励磁电(diàn)路、差动前置放大(dà)器、主放大器、同步采样和保持电路、模拟电流输出和(hé)频率输出及(jí)流量积(jī)算的变换电路、CPU 与外围存储器、键盘显示驱动和(hé)数字(zì)通讯电路、辅助功能如励磁报警、空管报警电路、电源电路等(děng)。转换器的一般输出类型有4mA~20mA输(shū)出、频率/脉冲输出(chū)及上下限和异(yì)常报警输出等。它还(hái)可以(yǐ)通过相应的数字接口如:RS485、HART通(tōng)讯、PROFIBUS-PA(现(xiàn)场总线)传递数字信号,直接用于过程系统当中(zhōng)。转换器的(de)类型从(cóng)励磁方法上可分为恒流源励磁和磁场变动补偿方式,一般常用的是恒(héng)流(liú)源励磁,它为励磁线圈提供一个恒定的电流。现在的污水处理厂专用流量计通常采用直流脉冲方波励(lì)磁,以保证污水处理厂专用流(liú)量计的低功耗(hào)。
1.3 污水处理厂专用流量计的特点
优点:
结构简单,污水处理厂专用(yòng)流量计的测量通道是一(yī)段无(wú)阻流检(jiǎn)测件的光滑直管,因不易阻塞适用(yòng)于测量含有固体颗(kē)粒或纤维的液固二相流体,如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。
污水处理厂(chǎng)专(zhuān)用流量计因其(qí)没有(yǒu)节流件(jiàn),被测介质在传感器测量管(guǎn)道内流动时,不产生因检测流量所形成的压力(lì)损失,仅(jǐn)消耗10W~20W的电功率,节能效果显著,对于要求低阻力(lì)损失的大(dà)管径供水管道*为(wéi)适合。
污水(shuǐ)处理(lǐ)厂专用流量计所测得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率(只要在某阈值以上)变化明显的影响。
污水处(chù)理厂专用流(liú)量计测量范围度大,无起始(shǐ)流量的限制,可以测量接(jiē)近于零的及小流量(liàng),对于同一口径的传感(gǎn)器,满量程流速在15m/s以(yǐ)下任意设定,可选流(liú)量范围宽。
污水处理厂专用流量计(jì)的口径(jìng)范围比其他品种流(liú)量仪表宽,从几毫米到3m。可测正反双向流量,仪表输(shū)出本质上是线性的,在保证直管段的前提(tí)下(xià)具有相同的测量精(jīng)度。
耐腐蚀性能(néng)好,易于选择与流体接触件的材料品种,可应用于腐蚀性流体。
缺点:
污(wū)水处理厂专用流量计不能(néng)测量电导率很低的液体(tǐ),一般电导率在5μS/cm以下的(de)介质,如(rú)石油制品和(hé)有机溶剂等。不能测量(liàng)气(qì)体(tǐ)、蒸汽和含有较多较大(dà)气泡(pào)的(de)液体。
通用型污水(shuǐ)处理厂专用流(liú)量计由于衬里材料和电(diàn)气绝缘材料限制,不能用于较高温度的液(yè)体;有些型号仪(yí)表用于过低于室温(wēn)的液体,因测量管外凝露(lù)(或霜)而(ér)破坏绝(jué)缘。
2、污水处(chù)理厂专用流量计的应用
污水(shuǐ)处理厂专用流量计应用领域广泛,大口径仪表较多(duō)应用于给排水工程。中小口径常用于难测(cè)流体(tǐ)或高要求场(chǎng)所,如:测量造纸工(gōng)业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选(xuǎn)煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液等。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。
3、污水处理厂专用流量计(jì)的整机装配与检测
3.1 电磁流量转换器的检测
检(jiǎn)查购进的电磁流量转换器的整体性能和技术指标是否符合设计标(biāo)准,所使用的仪器:台式(shì)电流表、频率计、万用表、污(wū)水处理厂专用流量计模拟信号器。按照企业标准和外(wài)购转换器的(de)技术协议,对转换器进行复(fù)检,检验的内容如下。
3.1.1 对于RPmag60系列及智(zhì)能型污水处理(lǐ)厂专用流量计转换(huàn)器需查
---外观检查
装配合理,电路板焊接符(fú)合标准,液晶显示板无较(jiào)明显的划痕。
---功能性检查
*先输入用户密码,检(jiǎn)查仪表是否能设置和调整。主要检查项(xiàng)目如下:测量管道口径、仪表量程设置、测量阻尼时间、测量方向设定、流量零(líng)点修正、小信号切(qiē)除点、流量积算显(xiǎn)示、电流输出(chū)类型、脉冲输出方式、脉(mò)冲(chōng)单位当量、频率输(shū)出范围、空管报警允许、空管报警阈(yù)值、上(shàng)、下限报警允许、上(shàng)、下限报警数值、传感器系数值、励磁方式选择、流(liú)量(liàng)标定系(xì)数、仪表计算(suàn)系数、电流零(líng)点修正、电流满(mǎn)度修正、出(chū)厂(chǎng)标定(dìng)系数。
---技(jì)术指标检查(chá)
用频率计和万用表观察输出频率和输出电流是否与模拟信号器输入的流速信号一致,并与(yǔ)转换器的原始记(jì)录一致。
以上各项合(hé)格之后,将转换器接上模拟信号源,通电进行老化,时间为168h。
3.1.2 对(duì)于西门子污水处理厂专用流量计(jì)转换器(SITRANSFM系列转换器)需查
---外观检查
记下转换器的类型(MLFB编号),转换器的系列(liè)号(hào)。
---计量性能检查
转换器接收信号端与模拟流量信号发生器相连,接收励磁信号的两个接收端与(yǔ)模拟(nǐ)流量信号发生器对应端相连(lián),模拟流量信号发生(shēng)器(qì)一般使用1.55m/s,内部程(chéng)序写入(rù)为DN50;转换器的流量显示值(zhí)是否和模拟流量信号发生(shēng)器设置的流(liú)量一致(zhì)。
---转(zhuǎn)换器的标识检查
接通电源,查看转换(huàn)器MLFB编码是否(fǒu)与(yǔ)转换器外部提供的编码相一致,查看无误后,装(zhuāng)袋入库。
3.2 整机(jī)装(zhuāng)配与检测在污水处理厂(chǎng)专用流量计计量标定完成后,需(xū)进行整机装配工作,整机装配之前,转换器和传感器要一一对应。下面以西门子污水处理厂专用流量计整机装配为例(lì),具体步骤(zhòu)如下。
3.2.1 西门(mén)子污水处理厂专用(yòng)流量计一体型整机装配和检测
---在传感器(qì)的SMART-PLUG信号传输小板上插入写好(hǎo)的PIC12C509A芯片,打开转换器液晶显示板,拔下用于励磁传输的端子,将接(jiē)在传感器上(shàng)的励磁端子插入。
---接电源:此时要注意转换器是220V电源还是24V电源,若接错电(diàn)源将会烧坏转换器电源保险。
---开机(jī)时查(chá)看(kàn)传感器序列号(如(rú)99900102)能否出现,初步判断转换器和(hé)传感器通(tōng)讯传输是否正常,随后查看出现的转换器出厂编号是(shì)否与转换(huàn)器铭*上的编号(hào)一致。
---查(chá)看转换器上的菜单
为避免写PIC12C509A程(chéng)序时出错,要验证6.7.2、6.7.3、6.7.4、5.2.6.1是否与标定值或实际的(de)传感器要求一致。
*6.7.2 CFH值(1m/s液压参比工作条件下的(de)水标定值)
*6.7.3 ZPH值(zhí)(液压零点的水标定值)
*6.7.4 励磁频率(励磁频率取决于(yú)传感器和电源,一般DN2~DN100为12Hz,DN125~DN600为6Hz,DN700~DN3000为(wéi)3Hz)
*6.5.1 励磁电压(励磁电(diàn)压的控制值,一般(bān)在23000~30000)
*5.2.6.1 通径(传感器的内部通经,及两(liǎng)个电*之间(jiān)的距离,从SMART-PLUG中读取)
---查看各项(xiàng)参数值正确之后,在传感器上用于传输信(xìn)号的(de)扁(biǎn)平(píng)电缆的接口处用热溶胶密封,以免在装配(pèi)或使用中扁平电缆脱(tuō)落或松动,待热(rè)溶胶固化后,将转换器和传(chuán)感器(qì)用配套螺丝上紧,由于在紧固螺丝时,有时会压到励磁线,使励磁线和管道相(xiàng)连,造成励磁电压为零,故需(xū)再查(chá)一遍菜单6.5.1励磁电压一项。
---以上工序完成之后,将事先(xiān)打好的标签分别(bié)贴到转换器和传(chuán)感器上,装接(jiē)地钉。
3.2.2 西门子污水处理厂专用(yòng)流量计分体型整机装配和检测
在进行西门子污水处理厂专用流量计分体型整机装(zhuāng)配和(hé)检测之前,以及在水标定之前,将传感器和转换器分别接上接线(xiàn)盒(hé)和端子板。具体装配和检测如下:
---打开接在传感器接线盒上的(de)端子板,将事先写好的PIC12C509A芯(xīn)片插入SMART-PLUG小板上,后连(lián)接好传输扁平电缆。
---将转换器接好电源,注意事项同一体型。
---将用于检测传输(shū)是否(fǒu)正确的三芯(xīn)励磁电缆线和五芯信号电缆线按如下(xià)表格1连接:切记转换器和传感器上的电缆线连接一定要一一(yī)对应。

---接好(hǎo)电缆线后,打开电源,检查污水处理(lǐ)厂专用流量计各项参数是否正确,方法同一体型。
---插下各端子板上的电缆线(xiàn),在传感器上与SMART小(xiǎo)板相连的扁平电缆接口处密封热溶胶,待热溶胶固化后,将端子板固定在接线(xiàn)盒上,此时要注意励磁线不能被压在端子板(bǎn)和铝(lǚ)环(huán)之间,否则励磁线(xiàn)短路,将烧坏励磁保险,接好端子板(bǎn)后,使用万用表欧姆档测量5、6、7端子之间的绝缘性能,5、6端(duān)子为励磁线,阻值为16Ω左右,5、7和6、7阻值为无穷(qióng)大。
---分体型污水处(chù)理厂专用流量(liàng)计防护(hù)等级分IP67和IP68,IP67型防护等级为防尘、防浸水级,IP68为防尘防潜水级(jí)。若防护等级为(wéi)IP68型,则需要接西门子防水电缆线。在传感器接好防水电缆后(hòu)需灌封胶,目(mù)的是防(fáng)止水进入传感器(qì)内部(bù)。
以上工序完成之后(hòu),将标(biāo)签分别贴到(dào)转换器和(hé)传感器上,装接(jiē)地钉。
污水处理厂(chǎng)专用(yòng)流量(liàng)计的常见故障检查和分析
污水处理厂专用(yòng)流量计运行中(zhōng)产生故障的*一类为仪表本身故障,即仪表结构件或元器件损坏(huài)引起的故障;*二类为(wéi)外界原因引起的故障,如:安装不妥,管道内有沉积和污垢等。污(wū)水处理厂专用流(liú)量计常见故障(zhàng)现象有:无流量信号、输出晃动、零点不稳、流量测量值与应用参比值不符(测量值(zhí)与用户的(de)工艺(yì)参数不相符)、输出信号超满度值等。通常检查整个测量系统和(hé)判断故障的程序如图2所示。检查环(huán)节包括污水处理厂专用流量计本身的传感器和转换器(qì)以及连接两(liǎng)者的电缆,污水处(chù)理厂专用流(liú)量计上位的工艺(yì)管道,下位显示仪表(biǎo)和连接电缆。

通常采用的检查方法及检查内容如下:
---电阻法:
*保险(xiǎn)丝(sī)的通(tōng)断
*传输(shū)信号电(diàn)缆和励磁电缆的通断
*励磁线圈的(de)通断
*电*对称性测量
*电(diàn)*对地的绝缘电阻
*励磁线圈对地的绝缘(yuán)电阻
---电流法:
*测量(liàng)励磁电流
*测量输出电流
---电压法:判别工作电源(包括供电和转换器本身电源(yuán))是否正确(què)。
---波形法:在熟悉线路基础上测量关键点波形,判别(bié)故障所(suǒ)在。
---替代法:利用转换器和传感器间以及转换器内各线路板部件间的互换性,以(yǐ)替代法判别故障所在(zài)位(wèi)置。
---信号跟踪法:用流(liú)量模拟信号发生器替代传感器,在介质未流动的情况下提(tí)供流(liú)量信号,以测试电磁流量转换器。
4、结束语
国内的污(wū)水处理厂专用流量计工业应用从20世纪60年代开始,随着工(gōng)业技术的迅猛发展(zhǎn),污水处理厂专用流量(liàng)计已应用于化工、医药、食品、电力、污水处理等(děng)多行业。因此,污水处理厂专用流量计有很大的市场发展前景,对于其所具有的独特性,生产厂家必(bì)须对每一道工序严格把关,并不(bú)断提高自身产品的(de)优越性。

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