智能電磁流量計在回收水計量中的應(yīng)用與探討

鐵礦選礦生產(chǎn)尾礦回收水是將選礦生產(chǎn)中排出的尾礦經(jīng)濃縮池濃縮后，濃縮部分經(jīng)濃縮池的底部由污水泵排出，回收部分的水經(jīng)濃縮池的上部溢流排出然后進(jìn)行再利用的一項技術(shù)。尾礦回收水的特點(diǎn)是水質(zhì)較差，里面合有一定的泥、沙和少量的雜草、樹葉等雜物，但又不同于污水，能滿足選礦生產(chǎn)中球磨機(jī)生產(chǎn)要求的水質(zhì)，且水質(zhì)的好壞和回收水的多少有關(guān)若人為調(diào)節(jié)的回收水量大，水質(zhì)就較差，里面的泥沙濃度就高，調(diào)節(jié)的回收水量小，水質(zhì)就好一些，里面的泥沙濃度就低。一段時間內(nèi)，我們石村鐵礦在回收水的計量問題上一直沒有取得理想的效果，直到2001年3月應(yīng)用了X K D99Z型智能電磁流量計后，尾礦回收水的計量工作才取得了比較滿意的效果。

1以前所用的計量設(shè)備及特點(diǎn)

在回收水計量所用的一次儀表中，我們曾用過軸向式渦輪流量傳感器和切向式渦輪流量傳感器，但無論是軸向式的還是切向式的，因其都是輪式的，所以都存在著輪式傳感器所共有的不足之處。①傳感器輪易被水中的雜草、線頭等雜物卡住或纏住，至使計量不準(zhǔn)或計量停止。②傳感器輪運(yùn)行一段時間后，由于長期的磨損和疲勞，輪軸會被折斷，特別是運(yùn)行中突然停泵、停水的瞬間，輪軸最容易折斷。在我們使用輪式傳感器過程中，軸向式渦輪每月至少必須對其進(jìn)行一次清理，切向式渦輪每3個月必須清理一次;軸向式輪一般用1至6個月輪軸就會被折斷，切向式輪可用3至18個月。并且由于回收水中的雜物對傳感器輪纏、卡的偶然因素太多，有時，渦輪雖然還在旋轉(zhuǎn)，但上面早已纏上了雜物，其旋轉(zhuǎn)速度早已小于正常時應(yīng)該的轉(zhuǎn)速，當(dāng)然，反映到二次儀表上的示值也就不準(zhǔn)。

在回收水的計量中，我們還采用過渦街流量傳感器。渦街流量傳感器雖然結(jié)構(gòu)簡單，無轉(zhuǎn)動磨損部件，不會發(fā)生卡輪、斷軸等現(xiàn)象，但同樣由于回收水水質(zhì)較差的特點(diǎn)，使用一段時間后旋渦發(fā)生體和探頭的周圍就會被泥沙、雜質(zhì)等附著物包圍，同樣存在著計量不準(zhǔn)、停止計量和需要不斷清理旋渦發(fā)生體和探頭上附著物的麻煩，并且由于渦街流量傳感器一般為法蘭式聯(lián)接(一般認(rèn)為插人式渦街流量計存在計量精度較差的傾向)，每清理一次旋渦發(fā)生體和探頭尚需停水，卸下整個一次儀表，很不方便。

我們也曾考慮過選用超聲波流量計用于尾礦回收水的計量，但從超聲波流量計的計量原理可知，其測量結(jié)果與聲波在被測介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)，被測介質(zhì)的濃度改變，聲波在其中的傳播速度必然改變，測量結(jié)果當(dāng)然也就不同。也就是說，超聲波流量計要求被測介質(zhì)的濃度必須是恒定的，而尾礦回收水的泥沙濃度是根據(jù)生產(chǎn)需要和回收水量的多少變化的，顯然，超聲波流量計也不可能很好地應(yīng)用于尾礦回收水的計量。

2電磁式流量計的原理

電磁式流量計是一種集信號檢測及微電子智能化技術(shù)于一體的高新機(jī)電產(chǎn)品，它和其他智能化儀表一樣分傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分，即一次儀表和二次儀表，結(jié)構(gòu)上有一體式和分體式兩種。電磁式流量計所依據(jù)的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時，導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(見圖1)，其感應(yīng)電動勢E為:

當(dāng)導(dǎo)電流體流過垂直于流動方向的磁場時，因傳感器導(dǎo)管內(nèi)徑D是固定的，通過勵磁線圈的勵磁電流是恒定的，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也是恒定的，所以，介質(zhì)的平均流速V或流量qv，則E=4KBqv.可見qv與感應(yīng)電壓E的大小成正比例關(guān)系。感應(yīng)電壓信號通過兩個直接與流體接觸的電極檢出，經(jīng)前置電路隔離放大，濾波整形并送人以CPU為核心的微處理器，完成有效數(shù)據(jù)的采集、放大和處理，實(shí)現(xiàn)流體瞬時流量、累積流量的顯示及流量數(shù)據(jù)與微機(jī)系統(tǒng)之間的通訊和控制。轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)框圖如圖2所示。

3電磁式流量計的特點(diǎn)

電磁式流量計的原理決定了其具備如下特點(diǎn):

①傳感器內(nèi)既沒有葉輪，也沒有旋渦發(fā)生體和探頭，因而也就從根本上避免了回收水中的雜物、泥沙等對葉輪的纏、卡及對旋渦發(fā)生體和探頭的包圍等因素造成的計量不準(zhǔn)或計量停止的現(xiàn)象。②測量不受被測液體的密度、粘度、溫度、壓力和一導(dǎo)電率變化的影響，所以特別適用于尾礦回收水這種泥沙濃度隨回收水量多少而變化的液體的測量。③傳感器電極結(jié)構(gòu)多樣化，可根據(jù)不同的應(yīng)用條件選擇可拆卸式、固定式和刮刀式電極，特別是刮刀式電極，可在不停被測介質(zhì)的情況下對電極進(jìn)行清理，應(yīng)用起來非常方便①安裝方便，可水平、垂直或傾斜任意角度安裝，對上下游直管段要求較低，且襯里和電極有多種材料可供選擇，所以有耐腐蝕和耐磨等特點(diǎn)。⑤儀表采用了三態(tài)方波勵磁技術(shù)，先進(jìn)的小信號處理技術(shù)和軟件技術(shù)，抗干擾性能強(qiáng)，精度穩(wěn)定可靠。⑥儀表不能測以氣體、油品、有機(jī)溶劑等不導(dǎo)電介質(zhì)。

4應(yīng)用與效果

我們在安裝使用過程中，除了滿足常規(guī)的要求外，著重強(qiáng)調(diào)了如下幾點(diǎn):①選擇的安裝地點(diǎn)保證了流量計在計量時傳感器內(nèi)時刻注滿介質(zhì)，且上游有SD，下游有2D以上的直管段，有足夠的安裝檢修空間;②安裝流量計時做了面積約2m2的接地網(wǎng)，接地網(wǎng)離地面要有足夠的深度，并在掩埋接地網(wǎng)時撒了部分工業(yè)用NaCI以確保傳感器接地電阻小于10Ω③由于安裝地點(diǎn)離電機(jī)和配電盤較近，為防止電磁干擾，我們把整個一體式流量計用鐵箱全部罩住進(jìn)行廠屏蔽，并將屏蔽鐵箱單獨(dú)可靠接地(抄讀數(shù)字時打開鐵箱讀數(shù));④在使用過程中，每半年清理一次傳感器電極，以防止上面的污垢影響信號的輸出.

X K D99Z智能電磁流量計應(yīng)用于尾礦回收水計量2年來，運(yùn)行平穩(wěn)，計量準(zhǔn)確，除一年2次的清理電極工作外，從未出現(xiàn)過任何故障，給我礦的回收水考核提供了可靠的依據(jù)，從而改變以前那種有回收水設(shè)施卻回收不來水的狀況，每年可節(jié)約清水100萬t。