關(guān)于一體化污水流量計在不銹鋼酸性廢水處理中的應用

在不銹鋼制造過(guò)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，成分十分復雜。這些酸性的工業(yè)廢水若直接排放或處理不當，將會(huì )影響水體的自?xún)?，使水質(zhì)惡化，污染環(huán)境。作為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的主要檢測參數—流量，其測量的方法很多，如容積式、速度式、動(dòng)量式、質(zhì)量流量式等;相應的流量計種類(lèi)也很多，有孔板流量計、轉子流量計、渦輪流量計、渦街流量計、一體化污水流量計、質(zhì)量流量計、超聲波流量計等。本文主要介紹的是某不銹鋼廠(chǎng)酸性廢水處理過(guò)程中應用的一體化污水流量計。介紹一體化污水流量計在不銹鋼酸性廢水處理中的應用，探討了一體化污水流量計的側量原理和結構，以及安裝技術(shù)要求和常見(jiàn)的故障，對于掌握該流量計的使用方法和性能具有一定的指導作用，為一體化污水流量計在線(xiàn)側量提供了一定的參考。
測量原理
一體化污水流量計的測量原理是法拉第電磁感應定律，即導體在磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，在導體中便會(huì )產(chǎn)生感應電勢，其大小與磁場(chǎng)的磁感應強度、導體在磁場(chǎng)內的有效長(cháng)度及導體的運動(dòng)速度成正比。同理，在磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)的導電液體，也會(huì )在液體中產(chǎn)生感應電勢，示意圖如圖1所示。
圖1  >}}l量原理

感應電勢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偽感應電勢;11為磁感應強度;I偽管道直徑;偽管道內的流體速度。
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，在磁感應強度B不變且管道直徑
D}確定時(shí)，流量與感應電勢呈線(xiàn)形關(guān)系。
2內部結構
一體化污水流量計主要由磁路系統、測量導管、電極、襯里、外殼以及轉換器等部分組成。
2. 1磁路系統
用于產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。工業(yè)生產(chǎn)用的一體化污水流量計，大多采用SOHzT頻電源激勵產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。
2. 2測量導管
為使磁力線(xiàn)通過(guò)測量導管時(shí)磁通不被分路并減少渦流，測量導管必須采用不導磁、低導電率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成，一般可選用不銹鋼(1 (}gN}Ti)、玻璃鋼、鋁及其他高強度塑料等。
2. 3襯里
為確保感應電勢不被金屬測量導管管壁短路，在測量導管的內側及法蘭密封面上必須附著(zhù)一層絕緣的襯里。為增加測量導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電極

電極結構如圖2所示，作用是把由液體切割磁力線(xiàn)所產(chǎn)生的感應電勢引出。為避免影響磁通分布，電極一般選擇非導磁、耐腐蝕、耐磨材料，如不銹鋼(1 (}gNjTi}對于腐蝕性較強的介質(zhì)，可選用欽、鉑、鍍金等。
3干擾信號
一體化污水流量計干擾信號主要有三種:(1)電磁荊合產(chǎn)生的靜電感應;(2測流體介質(zhì)產(chǎn)生的電化學(xué)干擾;(3)一體化污水流量計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(guò)程如下:
70年代中期，主要采用低頻矩形波勵磁技術(shù)，改變工頻干擾的形態(tài)特征。利用工頻同步采樣技術(shù)，使一體化污水流量計獲得較好的抗工頻干擾能力，可使其測量精度提高、零點(diǎn)穩定、可靠性增強。
80年代初采用三值低頻矩形波勵磁技術(shù)和動(dòng)態(tài)校零技術(shù)、同步勵磁、同步采樣技術(shù)以獲得一體化污水流量計最佳的零點(diǎn)穩定性，進(jìn)一步提高抗工頻干擾和極化電勢干擾的能力。
80年代末采用雙頻矩形波勵磁技術(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磁一體化污水流量計的零點(diǎn)穩壓性，實(shí)現一體化污水流量計零點(diǎn)穩定性、抗干擾能力和響應速度的最佳統一，從而提高一體化污水流量計抗干擾能力，是目前最有效的抗干擾措施。
4技術(shù)特點(diǎn)
4. 1優(yōu)點(diǎn)
(1)由于測量導管內部沒(méi)有活動(dòng)或突出部件，測量壓力損失極小。
(2)一般情況，只要是導電率大于5 X 10-異an的液體均可測量。被測介質(zhì)可以是含有固體顆?；驊腋∥锏牧黧w、泥漿等，也可以是酸、堿等腐蝕性液體。
(3)流量計輸出信號不受液體溫度、壓力、密度等影響，且輸出電流與體積流量成線(xiàn)性關(guān)系。
(4)量程比較高，可達100 '1;測量口徑范圍大，能測1 mm.r2m以上;測量精度一般優(yōu)于0.500}
(S一體化污水流量計反應迅速，可以測量脈動(dòng)信號。
4. 2缺點(diǎn)
(1被測液體必須導電。
(2)不能測量氣體、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)由于電極是鑲裝在測量導管上的，一般最高工作壓力為0.25Mpa
5安裝注意事項
(1)為減少干擾，一體化污水流量計應安裝在沒(méi)有強電場(chǎng)的環(huán)境，附近也不應有大的用電設備。
(2)需將傳感器的“地”與轉換器的“地”用一根導線(xiàn)連接起來(lái)，并用接地線(xiàn)將其深埋地下。
(3)在一體化污水流量計安裝完畢后，應測量一下接地電阻，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換器分別接地，可減少由雜散電流引起的干擾電勢。
(4)為防止傳感器中沉積物或氣泡積存，傳感器最好垂直安裝，被測液體自下而上流動(dòng)。如條件不允許，也應使傳感器低于出口管，以免積存氣體;同時(shí)應保證測量電極在同一水平線(xiàn)上。
(S)電極要求與襯里齊平，以便流體通過(guò)時(shí)不受阻礙。電極的安裝位置宜在管道的水平方向，以防止沉淀物堆積在電極上而影響測量精度。
(6)為保證被測液體流速分布軸對稱(chēng)，傳感器前應有一定長(cháng)度的直管段。上流側如有彎頭、三通、異徑管等，傳感器前應有5倍管徑的直管段，如有各種閥門(mén)，應有10倍管徑的直管段;下流側的直管段可以短于上流側。
(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(mén)就可以進(jìn)行調零操作。
(8信號線(xiàn)應單獨穿人接地鋼管，不允許和電源線(xiàn)穿在一個(gè)鋼管里。信號線(xiàn)一定要用屏蔽線(xiàn)，長(cháng)度不得大于30m若要求加長(cháng)信號線(xiàn)，必須采用一定的措施，如采用雙層屏蔽電纜、屏蔽驅動(dòng)等。
(9)被測液體的流動(dòng)方向應為傳感器規定的方向，否則流量信號相移180幾相敏檢波不能檢出流量信號，儀表將沒(méi)有輸出。
(10)被測流體的流速也有一定的限制，最低流諫不能低干儀表量程的10 },最高流諫不韶討10 m/ s
6常見(jiàn)故障及處理方法
6. 1故障類(lèi)型
按照故障發(fā)生時(shí)期可分為:(1碉試期故障，出現在新裝用后調試初期，主要原因是儀表選用或設定不當、安裝不妥等。(2行期故障，在運行一段時(shí)期后出現，主要原因有流體中雜質(zhì)附著(zhù)電極襯里、環(huán)境條件變化出現新干擾源等。
6.1.1調試期故障
(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)最高點(diǎn);安裝在自上而下的垂直管上，可能出現排空;傳感器后無(wú)背壓，流體直接排人大氣造成測量管非滿(mǎn)管。
(2)環(huán)境方面
通常主要是管道雜散電流干擾、空間強電磁波干擾、大型電機磁場(chǎng)干擾等。管道雜散電流干擾一般可采用單獨接地消除;若遇到強大的雜散電流，可采取另外措施使傳感器與管道絕緣等?？臻g電磁波干擾一般經(jīng)信號電纜引人，通常采用單層或多層屏蔽予以消除。
(3)流體方面
通常被測液體中含有均勻分布的微小氣泡不會(huì )影響一體化污水流量計的正常工作，但隨著(zhù)氣泡的增大，儀表輸出信號會(huì )出現波動(dòng)。當氣泡大到遮蓋整個(gè)電極表面時(shí)，會(huì )使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現更大的波動(dòng)。
測量混合介質(zhì)時(shí)，如果混合未均勻就進(jìn)人流量傳感進(jìn)行測量，會(huì )使輸出信號產(chǎn)生波動(dòng)。電極材料與被測介質(zhì)選配不當，也將由于化學(xué)作用或極化現象而影響正常測量。
6. 1. 2運行期故障
(1傳感器內壁附著(zhù)層    由于一體化污水流量計常用來(lái)測量臟污流體，運行一段時(shí)間后，會(huì )在傳感器測量導管內壁積聚附著(zhù)層而產(chǎn)生故障，這些故障往往是由于附著(zhù)層的電導率太大或太小造成的。若附著(zhù)物為絕緣層，則電極回路將出現斷路，儀表不能正常工作。若附著(zhù)層電導率顯著(zhù)高于流體電導率，則電極回路將出現短路，儀表也不能正常工作。
(2)雷電打擊
雷擊容易在儀表線(xiàn)路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表?yè)p壞。它主要通過(guò)電源線(xiàn)或勵磁線(xiàn)圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線(xiàn)等途徑引人，尤其是從控制室電源線(xiàn)引人占絕大部分。
(3)環(huán)境條件變化
在調試期間由于環(huán)境條件較好，流量計工作正常。一旦環(huán)境條件變化，運行期間出現新的干擾源咖在流量計附近管道上進(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，流量計的輸出信號就會(huì )出現波動(dòng)。
6. 2故障現象及處理方法
6. 2. 1通電后無(wú)流量信號輸出    (1供電電源或接線(xiàn)不正確，檢查供電電源或接線(xiàn)是否與說(shuō)明書(shū)要求一致。
(2)保險絲熔斷，用萬(wàn)用表檢查保險絲，并更換。
(3管道內無(wú)流量，確認閥門(mén)是否開(kāi)啟。
(4)轉換器內電路板損壞，可用替代法進(jìn)行檢查，并更換。
6. 2. 2管道內無(wú)流量卻有信號輸出
(1電磁波干擾，檢查信號電纜，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)傳感器參數設置不正確，重新設置參數，減少增益。6.23輸出信號波動(dòng)大
(1)被測液體內含有大量的氣泡或被測液體未混合均勻，改變傳感器安裝位置。
(2)管道震動(dòng)或抖動(dòng)大，在流量計上流2一31處加裝固定支架。
(3)電極材料選型不恰當，重新選擇電極。
6.24測量值與真實(shí)值偏差大
(1安裝位置不正確，按要求重新進(jìn)行安裝。
(2)傳感器測量導管內有附著(zhù)物，拆下清洗。
(3)傳感器襯里磨損嚴重，檢查并更換。
(4)參數設置不正確，根據實(shí)際情況重新設定參數。
7結束語(yǔ)
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，使一體化污水流量計轉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量直管長(cháng)度也進(jìn)一步縮短，體積縮小，重量減輕。近幾年一體化污水流量計的主攻方向是口徑為200以下、傳感器與轉換器結合在一起的智能型一體化污水流量計。