關(guān)于一體化污水流量計(jì)在不銹鋼酸性廢水處理中的應(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)過程的主要檢測參數(shù)—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(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)、一體化污水流量計(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)用的一體化污水流量計(jì)。介紹一體化污水流量計(jì)在不銹鋼酸性廢水處理中的應(yīng)用，探討了一體化污水流量計(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，為一體化污水流量計(jì)在線側(cè)量提供了一定的參考。
測量原理
一體化污水流量計(jì)的測量原理是法拉*電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中便會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其大小與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體在磁場內(nèi)的有效長度及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度成正比。同理，在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電液體，也會在液體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，示意圖如圖1所示。
圖1  >}}l量原理

感應(yīng)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(yīng)電勢;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)電勢呈線形關(guān)系。
2內(nèi)部結(jié)構(gòu)
一體化污水流量計(jì)主要由磁路系統(tǒng)、測量導(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。工業(yè)生產(chǎn)用的一體化污水流量計(jì)，大多采用SOHzT頻電源激勵(lì)產(chǎn)生交變磁場。
2. 2測量導(dǎo)管
為使磁力線通過測量導(dǎo)管時(shí)磁通不被分路并減少渦流，測量導(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)電勢不被金屬測量導(dǎo)管管壁短路，在測量導(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}對于腐蝕性較強(qiáng)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(jì)干擾信號主要有三種:(1)電磁荊合產(chǎn)生的靜電感應(yīng);(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(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)，使一體化污水流量計(jì)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(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)以獲得一體化污水流量計(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)磁一體化污水流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)壓性，實(shí)現(xiàn)一體化污水流量計(jì)零點(diǎn)穩(wěn)定性、抗干擾能力和響應(yīng)速度的*佳統(tǒng)一，從而提高一體化污水流量計(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)由于測量導(dǎo)管內(nèi)部沒有活動(dòng)或突出部件，測量壓力損失*小。
(2)一般情況，只要是導(dǎo)電率大于5 X 10-異an的液體均可測量。被測介質(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(jì)反應(yīng)迅速，可以測量脈動(dòng)信號。
4. 2缺點(diǎn)
(1被測液體必須導(dǎo)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*是鑲裝在測量導(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，一體化污水流量計(jì)應(yīng)安裝在沒有強(qiáng)電場的環(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)在一體化污水流量計(jì)安裝完畢后，應(yīng)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(zhuǎn)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*好垂直安裝，被測液體自下而上流動(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)保證測量電*在同一水平線上。
(S)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*上而影響測量精度。
(6)為保證被測液體流速分布軸對稱，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。信號線一定要用屏蔽線，長度不得大于30m若要求加長信號線，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，否則流量信號相移180幾相敏檢波不能檢出流量信號，儀表將沒有輸出。
(10)被測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?？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影響一體化污水流量計(jì)的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號會出現(xiàn)波動(dòng)。當(dāng)氣泡大到遮蓋整個(gè)電*表面時(shí)，會使電*回路瞬間斷路而使輸出信號出現(xiàn)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，會使輸出信號產(chǎn)生波動(dòng)。電*材料與被測介質(zhì)選配不當(dāng)，也將由于化學(xué)作用或*化現(xiàn)象而影響正常測量。
6. 1. 2運(yùn)行期故障
(1傳感器內(nèi)壁附著層    由于一體化污水流量計(jì)常用來測量臟污流體，運(yùn)行一段時(shí)間后，會在傳感器測量導(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干擾儀表的正常工作，流量計(jì)的輸出信號就會出現(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(shù)設(shè)置不正確，重新設(shè)置參數(shù)，減少增益。6.23輸出信號波動(dòng)大
(1)被測液體內(nèi)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(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(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，使一體化污水流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的體積大大減小。矩形波激磁和非均勻磁場等技術(shù)的使用，使傳感器要求使用測量直管長度也進(jìn)一步縮短，體積縮小，重量減輕。近幾年一體化污水流量計(jì)的主攻方向是口徑為200以下、傳感器與轉(zhuǎn)換器結(jié)合在一起的智能型一體化污水流量計(jì)。