插入式污水流量計——江蘇奧科儀表有限公司

一、簡介

插入式電磁流量計：它是基于法拉第電磁感應定律工作的，用來測量電導率大于5μS/cm導電液體的體積流量，是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。除可測量一般導電液體的體積流量外，還可用于測量強酸強堿等強腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。

廣泛應用于石油、化工、冶金、輕紡、造紙、環保、食品等工業部門及市政管理，水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。

二、工作原理

傳感器實際上是一種液體流速測量儀表，它是應用法拉第電磁感應定律的原理制成的流速測量儀表。用一個長桿將一個小的電磁流量傳感器插入到被測管道中規定的位置，導電流體垂直流過傳感器的工作磁場時（轉換器向傳感器提供勵磁電流時，在勵磁線圈構成的勵磁系統中便產生工作磁場），相當于導體在磁場中作切割磁力線運動，根據法拉第電磁感應定律可知，在導體的兩端產生感應電動勢。此感應電動勢由接觸流體的一對電極來檢測。電動勢的大小與磁感應強度B、兩電極間距離L和流體的平均流速呈正比。

三、技術參數

適用測量管道通徑：200～2000mm

流速測量范圍：0～1至0～10m/s,滿量程在1～10m/s范圍內連續可調。

測量精度：當滿量程流速>1ma/s時，2.5%

被測介質導電率：大于50us/cm

工作壓力：1.6MPa

電極材料：含鋁不銹鋼OCr118Ni12Mo2Ti、哈氏合金C-276、鈦Ti等。

測量管（測量頭）材料：ABS

被測介質高溫度：ABS 60度

外殼防護等級：符合GB-08-84標準IP68的有關規定

傳感器輸出信號：0.209mV p-p/1m/so

傳感器與轉換器之間信號大傳輸距離50m（特殊要求請與廠方聯系）

流量計輸出信號：直流電流 0～10MA 4～20MA
 

功能用途和適用范圍

插入式污水流量計用來測量輸送管道內各種導電液體的體積流量。

傳感器具有以下特點：

◆ 傳感器內無活動部件，結構簡單，工作可靠。

◆ 插入式結構可在低壓或帶壓情況下不停水方便的安裝、拆卸。因此非常適用于現有管道的流體測量和便于儀表的維護、修理。

◆ 測量精度不受被測介質的溫度、壓力、密度、粘度、電導率（只要電導率大于5μs/cm）等物理參數變化的影響。

◆ 傳感器幾乎無壓力損失，能量損耗極低。

◆ 較一般污水流量計的制造成本和安裝費用低。特別適于大中徑管道流量測量。

◆ 采用*的低頻方波勵磁。零點穩定，抗*力強，工作可靠。

◆ 流量測量范圍大。被測量管道內的滿量程流速可以1m/s 至10m/s 任意設定，輸出信號與流量呈線性關系。

◆ 插入式污水流量計不僅有0~10mA◆DC 或4~20mA◆DC 標準電流輸出，同時還1~5kHz 頻率輸出由于流量計（傳感器）具有上述一系列優點，因而，已被廣泛應用于化工、化纖、冶金、化肥、造紙、給排水、污水處理等工業部門和農業灌溉水計量的導電液體流量測量和生產過程的自動控制。

插入式污水流量計型式和組成

產品的型式為插入式。與管道通過安裝底座、球閥和壓緊螺母、定位螺釘連接。傳感器測量分測量管型和平面電極型兩種結構型式。測量管型傳感器適于測量清潔介質；平面電極型適于測量介質中含有其它雜質的液體流量測量。

主要技術性能

★適于測量管道通徑：200~2000mm；

★流速測量范圍：0~1 至0~10m/s，滿量程在1~10m/s 范圍內連續可調。

★測量精確度:當滿量程流速>1m/s 時，±1 5%。

★被測介質導電率：大于50μs/cm。

★工作壓力：1.6Mpa。

★電極材料：含鉬不銹鋼0Cr118Ni12Mo2Ti、哈式合金c-276、鈦Ti 等。

★測量管（測量頭）材料：ABS

★被測介質高溫度：ABS60℃

★外殼防護等級：符合GB-08-84 標準IP68 的有關規定。

★傳感器輸出信號：0.209mVp-p/1m/s。

★傳感器與轉換器之間信號大的傳輸距離50m（特殊要求請與廠方聯系）

★流量計輸出信號：直流電流：0~10mA 負載電阻為0~1kΩ；4~20mA 負載電阻為0~500Ω；

★頻率：1~5KHz 負載電阻為250~1.2kΩ。

工作原理

傳感器實際上是一種液體流速測量儀表。它是應用法拉第電磁感應定律的原理制成的流速測量儀表。圖1是插入式污水流量計基本工作原理的示意圖。

用一個長桿將一個小的電磁流量傳感器插入到被測量管道中規定的位置，導電流體垂直流過傳感器的工作磁場時（轉換器向傳感器提供勵磁電流時，在勵磁線圈構成的勵磁系統中便產生工作磁場），相當于導體在磁場中作切割磁力線運動。根據法拉第電磁感應定律可知，在導體的兩端產生感應電動勢。此感應電動勢由接觸流體的一對電極來檢測。電動勢的大小與磁感應強度B、兩極間距離L 和流體的平均流速呈正比。即

E=B·L·V(伏) ①

式中：E——感應電動勢，伏；

B——磁場強度，特斯拉；

L——兩電極間距離，米；

V——流過電磁流速傳感器的流速（亦即代表被測管道規定插入點的質點流速），米/秒

K——系數。

插入式污水流量計規定插入點有兩種方法，一是插入到被測管道的中心軸線上；二是插入到管道內壁約為管道0.121D 處，D 為管道直徑，一般小于DN400 的管道可插到被測管道的中心軸線上，此時電磁流速傳感器測量流速傳感器測量流速為管道大流速，管道的平均流速應由大流速乘以一個系數K。

式中：n 是雷諾數指數，可有③式求得，

n=1.66lgRD

式中：RD——管道流體的雷諾數。

式中，K——等效粗糙度，管道內壁突出物的平均高度。

大于DN400 的管道可插到距管內壁約0.121D 處。此時電磁流速傳感器所測量的流速為平均流速，系數K=1。

被測量管道的流量可由下式表示

Q=B·V·A（米3/小時）

式中，A——圓管道截面積，米²。由①式代入②式，則得

由于插入式污水流量計工作磁場強度和兩電極的距離在制造時已經確定，同時，被測管道的截面積也得出，所以，插入電磁流量傳感器的輸出電動勢大小即可代表流量大小。

結構

傳感器如圖2 所示，主要由測量頭（或測量管）、勵磁系統、插入桿、接線盒、安裝底座、密封定位機構等組成。

測量頭（或測量管）：測量頭（測量管）處于管道被測流流速質點處，用來檢測該點的流速。測量頭（或測量管）由絕緣材料制成的端頭或者導管，在其上裝有一對電極。除電頭或測量管內壁外，其它部分與被測流體絕緣狀態。

勵磁系統：勵磁系統的作用是產生一個工作磁場。它由勵磁線圈和鐵芯所組成。它被絕緣密封到插入桿內。

插入桿：由不銹鋼材料制成。測量頭東測量管固定在插入桿內。勵磁引線和電極引線通過插入桿與被測介質密封并連接到接線盒中。插入桿上焊有方向指示桿，用以在安裝時保證工作磁場、流速和電極連線三者互相垂直，符合法拉第電磁感應定律的要求。

接線盒：接線盒位于傳感器上部。接線盒內接線端子起傳感器和轉換器相互連接作用。

安裝底座：安裝底座是焊接在被測管道上，用來與安裝球閥連接、插入式污水流量計傳感器的部分。

密封機構：由不銹鋼材料制成的壓緊螺紋座、壓緊螺母、橡膠墊圈和定位螺釘等組成。用以密封插入電磁傳感器，使之能夠承受一定的工作壓力。

安裝和使用

1 安裝

1.1 安裝環境的選擇

①應盡量遠離具有強電磁場的設備，如大電機、大變壓器等。

②安裝場所不應有強烈的震動，管道固定牢靠。環境溫度應變化不大。

③安裝環境應便于安裝和維護。

1.2 安裝位置的選擇

①安裝位置必須保證管道內始終充滿被測流體。

②選擇流體流動脈沖小的地方。即應遠離泵和閥門、彎頭等局部阻力件。

③測量雙相（固、液或氣、液）流體時，應選擇不易引起相分離的地方。

④應避免測量部位出現負壓。

⑤被側管道直徑或周長容易測量，并且橢圓度應較小。

1.3 直管段長度

傳感器安裝管道上游側直管段長度應大于或等于10D，下游側應不小于5D。D 為被測管道通徑。

1.4 流量控制閥門和調節閥門流量控制閥門應安裝在傳感器上游側的被測管道上，流量調節閥門應安裝在傳感器下游側。測量時，通常流量控制閥門應處于全開狀態。

1.5 安裝底座的焊接

安裝底座與被測管道的焊接如圖3 所示。焊接的技術要求如下：

①安裝底座63 管子的軸線與被測管道的軸線相互垂直。其夾角為

②采用不銹鋼焊條平焊。焊后保證法蘭端面與管軸線平行，焊縫牢固，能承受1.6Mpa 壓力無滲漏現象。

③被測管道開孔尺寸與安裝底座的通孔外徑*。

2 傳感器安裝

2.1 安裝前傳感器的檢查

a 安裝前用酒精棉球或清潔的細紗布輕輕地，仔細地擦除傳感器測量頭部兩極表面的油脂、灰塵等贓污物質。但不得用堅硬的東西損傷電極表面和絕緣材料。

b 安裝前用萬用電表檢查傳感器，符合以下技術指標：

①勵磁線圈阻值檢查：用萬用電表測接線盒內“X、Y”端子之間的電阻值約為40 左右。如所測阻值為無窮大，則線圈斷路；如阻值為零，則線圈短路。

②電極對端子之間電阻：接線盒內端子“A、B”分別對測量頭或測量管內的兩電極一個為零 。若一個為無窮大或全為無窮大，均是有故障。

③絕緣電阻檢查：勵磁線圈、信號端子與插入桿之間電阻為無窮大。端子C 對插入桿電阻為零 。

用萬用電表測量接線端子“A、B”對“C”和“X、Y”對“C”之間電阻為無窮大，端子對“C”對插入桿之間的電阻為零 。端子“A、B”對端子“X”和“Y”之間電阻為無窮大。如出現測量與上述不*時，請與本廠聯系。

3 被測管道內徑的測量

3.1 在可以測量管道內徑時，可應用游標卡尺或鋼卷尺，至少在管道內四個互相之間大致相等角度的直徑上進行側量。如果相鄰兩個直徑之差大于0.5%，則買測數目加倍，取所在直徑的算術平均值作為管道直徑。

3.2 當不能直接測量管道內徑時，可以通過測量管道周長和壁厚來計算內徑

式中：D——被測管道內徑，米；L——管道外周長，米；l——周長修正值，米；e——管道壁厚，米。

使用此法管外表面應仔細除去粗糙部分，若有任何如焊縫這種的高點，應從周長測值中減去各高點由下式計算的修正值：圖片7

4 傳感器的安裝

4.1 清理被測管安裝底座的焊渣和毛刺。

4.2 關掉上游流量控制閥門或采用低壓供水。

4.3 按圖3 所將DN50 球閥安裝到安裝底座上。注意球閥的長空腔向上。檢查球閥是否能全開全關。

如有問題應進行修理。將壓緊螺紋座、壓緊螺母和橡膠密封圈安裝到球閥上。松開定位螺釘和壓緊螺母，將傳感器插入桿通過球閥插入被測管道。插入深度由6.4.4 計算，并由游標卡尺或鋼卷尺測量，符合要求后，上緊壓緊螺母和定位螺釘，同時應注意傳感器方向標志桿指向應和流體流向*。

4.4 用游標卡尺或鋼卷尺測量傳感器電極至方向標志桿之間的距離。設測得傳感器電極與其方向標志桿的長度為H，對于D≤400mm，插入深度可由下式計算插入深度可由下式計算插入深度E 為：

E=H-0.5D

對于D＞400mm 通徑時，

E=H-0.121D

需要更準確找出插入深度時，可用下式計算管道直徑方向，內壁到測量點的距離Y

污水流量計產品概述

污水流量計是一種根據法拉第電磁感應定律來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表，采用單片機嵌入式技術實現數字勵磁，同時在電磁流量計上采用CAN現場總線，屬國內，技術達到國內優秀水平。在滿足現場顯示的同時，還可以輸出4～20mA電流信號供記錄、調節和控制用，現已廣泛地應用于化工、環保、冶金、醫藥、造紙、給排水等工業技術和管理部門除可測量一般導電液體的流量外，還可測量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強酸、強堿液體的體積流量

污水流量計是根據法拉第電磁感應定律制定，用來測量導電流體的體積流量。由于*的特點目前已廣泛地應用于工業上各種導電液體的測量。主要用于化工、造紙、食品、紡織、冶金、環保、給排水等行業，與計算機配套可實現系統控制。污水流量計沒有可動部件，也沒有阻流件，不會引起壓力損失，同時也不會引起磨損，阻塞等問題。

污水流量計是一體積流量測量儀表，在測量過程中不受被測介質的溫度、粘度、密度以及導電率（在一定范圍內）的影響。污水流量計的量程范圍寬，可達1：100。此外，污水流量計只與被測介質的平均流速成正比，而與軸對稱的流動狀態（層流或紊流）無關。污水流量計無機械慣性，反應靈敏，可以測量瞬時脈動流量，而且線性好，因此可以將測量信號直接用轉換器線性的轉換成標準信號輸出。LD-T型可就地指示，LD型可遠距離傳送。

污水流量計的主要優點

1）污水流量計的傳感器結構簡單，測量管內沒有可動部件，也沒有任何阻礙流體流動的節流部件。所以當流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失，是流量計中運行能耗的流量儀表之一。

2）可測量贓污介質、腐蝕性介質及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內部*流動部件，與被測流體接觸的只是測量管內襯和電極，其材料可根據被測流體的性質來選擇。例如，用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內襯，可測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質；采用耐磨橡膠做內襯，就特別適合于測量帶有固體顆粒的、磨損較大的礦漿、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體。

3）污水流量計是一種體積流量測量儀表，在測量過程中，它不受被測介質的溫度、粘度、密度以電導率（在一定范圍）的影響。因此，污水流量計只需經水標定后，就可心用來測量其它導電性液體的流量。

4）污水流量計的輸出只與被測介質的平均流速成正比，而與對稱分布下的流動狀態（層流或湍流）無關。所以污水流量計的量程范圍極寬，其測量范圍度可達100：1，有的甚至達1000：1的可運行流量范圍。

5）無機械慣性，反應靈敏，可以測量瞬時脈動流量，也可測量正反兩個方向的流量。

6）工業用污水流量計的口徑范圍極寬，從幾個毫米一直到幾米，而且國內已有口徑達3m的實流校驗設備為流量計的應用和發展奠定了基礎。

污水流量計目前仍然存在的主要不足如下。

1）不能用來測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體。

2）不能用來測量電導率很低的液體介質，如對石油制品或有機溶劑等介質，目前 流量計 還無能為力3）普通工業用污水流量計由于測量管內襯材料和電氣絕緣材料的限制，不能用于測量高溫介質；如未經特殊處理，也不能用于低溫介質的測量，以防止測量管外結露（結霜）破壞絕緣。

4）污水流量計易受外界電磁干擾的影響。

污水流量計轉換器功能特點

供電電源：85V--250VAC / 16V--36VDC；

儀表顯示：高清晰度背光LCD顯示（126 x 48 點陣），可同時顯示瞬時、累積流量等信息與相關單位，中文/英文菜單支持

通訊接口：具有RS485、RS232、Hart和Modbus等數字通訊信號輸出

抗干擾：內置完善的抗干擾多級保護電路全數字量處理，抗干擾性能顯著，有效消除現場振動及工頻等干擾

數據儲存：具有完善的數據備份與恢復功能，現場免維護

勵磁方式：激勵頻率標配三種，1/10、1/16、1/25工頻（1/4、1/8、1/32可選），滿足更多測量需求

操作方法：具有按鍵操作，磁鍵操作兩種功能。操作簡單快捷，易學易懂。紅外手持操作鍵盤，遠距離非接觸操作

傳感器

轉換器

污水流量計技術參數

污水流量計電極、接地環材料選擇

襯里材料應根據被測介質的腐蝕性、磨損性的溫度來選擇。聚四氟乙烯（PIEE）襯里具有優良的耐強酸強堿腐蝕的性能，它也具有可靠的耐高溫性，高溫下不變形，不降色絕緣電阻的性能；它還具有不拈性，即不能和其他物質相粘接、表面光滑。因此測量粘度大（如糖漿）或容易結疤的介質（如氧化鋁）強腐蝕性介質（如硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸等），溫度較高的介質或定期用蒸汽部洗管道的場合及有衛生要求的食品（如啤酒、牛奶、麥芽汁）均可選用四氟襯里。橡膠具有耐磨特點，廣泛用于測量水、工業用水、廢水、污水礦漿、泥漿、纖維漿等介質。

污水流量計襯里材料選擇說明

污水流量計儀表選型

量程范圍確認

一般污水流量計被測介質流速以2～4m/s為宜，在特殊情況下，低流速應不小于0.2m/s，高應不大于8m/s。若介質中含有固體顆粒，常用流速應小于3m/s，防止襯里和電極的過分磨擦；對于粘滯流體，流速可選擇大于2m/s，較大的流速有助于自動消除電極上附著的粘滯物的作用，有利于提高測量精度。

在量程Q已確定的條件下，即可根據上述流速V的范圍決定流量計口徑D的大小，其值由下式計算：

Q=πD2V/4

Q:流量（㎡/h）D:管道內徑V：流速（m/h）

防爆型流量計的量程Q應大于預計的大流量值，而正常的流量值以稍大于流量計滿量程刻度的50為宜。

污水流量計型譜

污水流量計日常使用與維護

污水流量計的使用并不復雜，一般只需作如下工作：

1、零點檢查—制造廠標定時，零點已設定好，使用纖只需檢查，方法是關閉傳感器上/下游閥門，停止流動但介質充滿傳感器，通電15分鐘，轉換器應自動置零，如不然，則進行相應的調節。

2、輸出信號極性試驗—對單向流動測量的傳感器，應使其安裝時上/下游方向符合傳感器殼體上的箭頭標記。如果是可進行雙向流動測量的傳感器，例如VUB,MT900型，則應在滿足使用條件時通電，當轉換器的信號顯示為+號時，極性正確。如果顯示為-號，移位著勵磁電纜接錯，應將勵磁用二導線互換便可。此外，還應檢查后位儀表的極限是否時正確。

3、滿標度范圍設定-對于帶有輸出指示的可變量程型電磁流量計，在測量系統投入使用時，可據使用要求通過改變量程開關/電位器或量程波動開關來變量程，改變結果可在轉換器顯示面板的瞬時流量數字上顯示出來。其優點為改變量程時并不影響測量精度。對于固體量程型的電磁流量計，送制造廠去改變量程。

上述工作之后，注意后位儀表輸入信號與電磁邏輯的輸出信號的*性（0-10毫安或4-20毫安）。便可投入正常運行了。

自診斷及故障處理

污水流量計轉換器的印刷電路板采用表面焊接技術，對用戶而言，是不可維修的。因此，用戶不能打開轉換器殼體。智能化轉換器具有自診斷功能。除了電源和硬件電路故障外，一般應用中出現的故障均能正確給出報警信息。這些信息在顯示器右上方提出“！”驚嘆號。在測量狀態下，通過下鍵翻頁，顯示出故障內容如下：

污水流量計儀表無顯示

a) 檢查電源是否接通；

b) 檢查電源保險絲是否完好；

c) 檢查供電電壓是否符合要求；

d) 檢查顯示器對比度調節是否能夠調節，并且調節是否合適；

e) 如果上述前3項a)、b)、c)都正常，第d)項顯示器對比度不能夠調節，請將轉換器交生產廠維修。

勵磁報警

a) 勵磁接線EX1和EX2是否開路；

b) 傳感器勵磁線圈總電阻是否小于規定阻值

c) 如果a、b兩項都正常，則轉換器有故障

空管報警

a) 測量流體是否充滿傳感器測量管;

b) 用導線將轉換器信號輸入端子SIG1、SIG2和SIGGND三點短路，此時如果“空管報警”提示撤消，說明轉換器正常，有可能是被測流體電導率低或空管閥值及空管量程設置錯誤；

c) 檢查信號連線是否正確；

d) 檢查傳感器電極是否正常；

①、使流量為零，觀察顯示電導比應小于100%

②、在有流量的情況下，分別測量端子SIG1和SIG2對SIGGND的電阻應小于50KΩ（對介質為水測量值。用指針萬用表測量，并可以看到測量過程有充放電現象）。

e) 用萬用表測量DS1和DS2之間的直流電壓應小于1V，否則說明傳感器電極被污染，應給予清洗。

上限報警

上限報警提示出輸出電流和輸出頻率（或脈沖）都超限。將流量量程改大可以撤消上限報警。

下限報警

下限制報警提示出輸出電流和輸出頻率（或脈沖）都超限。將流量量程改小可以撤消下限報警。

污水流量計的維護

在使用過程中，一般性維護工作主要巡檢：

1、按所在工作地區，查看工作電源電壓是否正確；

2、傳感器接地是否可靠或損壞；

3、介質是否充滿傳感器，介質中有否氣泡；

4、讀數正確否，測量值在測量范圍內嗎？

5、端子接線松動否？

6、流量傳感器是否遭水浸泡？轉換器箱內有無小動物爬進造成電纜短路故障？詢查周期則視安裝環境條件而定。

污水流量計顯示轉換器

1、顯示：顯示屏：8位LCD帶背光液晶顯示

2、顯示內容：正向累積、反向累積、總累積、

3、瞬時流量、流速、空管報警、勵磁報警

4、流速單位：L/h、L/m、L/s、

5、瞬時流量單位：m3/h、m3/m、m3/s

6、累積流量單位：m3、L

7、語言：中文或英文（其它語言可定制）

8、電源：電壓范圍：交流（85～250）VAC或直流（20～24）VDC或電池

9、模擬量輸出：0～10mA（負載0～1.5KΩ） 4～20mA（負載0～750KΩ）

10、數字頻率輸出：輸出范圍：1～5000HZ

11、電氣隔離：光電隔離，隔離電壓：>1000VDC

12、輸出驅動：場效應管輸出，高承受電壓36VDC，大負載250mA

13、數字脈沖輸出：輸出脈沖當量：0.001～1.000 m3/cp

14、輸出脈沖寬度：0.001～1.000 Ltr/cp

15、電氣隔離：光電隔離，隔離電壓：>1000VDC

16、輸出驅動：場效應管輸出，高承受電壓36VDC，大負載250mA

17、報警輸出：報警輸出點：上限報警、下限報警

18、電氣隔離：光電隔離，隔離電壓：>1000VDC

19、輸出驅動：達林頓管輸出，高承受電壓36VDC，大負載250mA

20、通 訊：Modbus（RS485或RS232接口）,E-REMOTE（HART）,PROFIBS

污水流量計安裝要求

1)、安裝環境的選擇：

應盡量遠離具有強電磁場的設備，如大型電機、大型變壓器、大型變頻器等。

安裝場所不應有強烈震動，管道固定牢靠，環境溫度變化不大（防止固液兩相變化）。

安裝環境應便于安裝和維護。

2)、安裝位置的選擇：

安裝位置必須保證管道內始終充滿被測液體。

選擇液體流動脈沖小的地方，即應遠離泵和閥門、彎頭等局部阻力件。

測量雙相（固、液和氣、液）液體時，應選擇不易引起相分離的地方。

被測管道內徑或周長容易測量，并且橢圓度應較小。

3)、直管段長度：

傳感器安裝管道上游側直管段長度應大于或等于10D，下游側應不小于5D(D為被測管道通徑)。

4)、 流量控制閥門和調節閥門：

流量控制閥門應安裝在傳感器上游側的被測管道內，流量調節閥門應安裝在傳感器下游側。

流量時，通常流量控制閥門應處于全開狀態。