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电磁流量计

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电磁流量计在氯碱工业中的选型、安装及应用维护

来源:作者:发表时间:2017-06-08 10:03:54

 摘 要:介绍了电磁流量计的测量原理及优点, 并对其在氯碱工业计量方面的选型、安装、应用及维护情况进行了详细阐述。

 
1 电磁流量计的原理及优点
1.1  电磁流量计的测量原理
 
                 电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律工作的,由传感器和转换器两部分组成 ,其中传感器主要由内衬绝缘材料的测量管、穿通测量管壁安装的一对电极和用以产生工作磁场的一对线圈及铁芯组成。当导电介质流经传感器测量管时, 在垂直于介质流向的一个区间里存在由变送器所产生的磁感应强度为 B 的稳定磁场 ,平均流速为 v 的导电流体在流经磁场区域时, 作切割磁力线运动。于是在与管道横截面平行且垂直于磁力线方向的两根检测电极上,就产生了感应电势 E x ,根据电磁感应定律得出:
 
E x =BDv ×10 -8 (1)
式中 :E x ———感应电势,V;
B ———磁感应强度 ,高斯;
D ———管道直径 , 即导体垂直切割磁力线的长度,cm ;
v ———垂直于磁力线方向的液体流速 ,cm/s。体积流量 Q 与流速v 的关系为 :QQ截图20170608100534.jpg
 
式中 ,K 称为仪表常数 , 在管道直径 D 已确定并维持磁感应强度B 不变时 , K 是一个常数 。此时,感应电势与体积流量具有线性关系 ,即测出了感应电势 E x ,也就测出了介质的体积流量 Q 。
 
1.2  主要技术参数
                 最高流速 :15m/s;精确度:DN15 ~ DN600, 示值的 ±0.3%, DN700~ DN24000,示值的 ±0.5%;流体导电率 :不小于 5μS/cm;流体最高温度 :一般型,70℃;分离型 :聚四氟乙烯衬里、100 ℃, 氯丁橡胶衬里 、80 ℃,聚氨酯衬里 、80℃,聚丙烯衬里 ,100 ℃
 
1.3 电磁流量计的优点
①测量导管内无节流和可动部件, 因而压力损失很小 ,节约能源 ,并可以测量含有颗粒 、悬浮物等流体的流量。 ②只有衬里和电极与介质接触 ,只要选好两者的材料, 就可以达到防腐的目的 ;只要电极不被污染 ,长时间使用仪表准确度不会降低。 
③电磁流量计输出电流与流量间具有线性关系 ,并且不受液体的物理性质的影响 ;因此, 只要用水标定后,就可用它测量其它导电液体或固液两相介质的流量 ,而无需修正。 
④SMART 转换器采用新颖励磁方式 ,功耗低 、零点稳定、精度高, 流量范围可达 100∶1,参数设定方便 , 编程可靠 , 具有自检和自诊断功能 。 
⑤无机械惯性 ,反应灵敏,可以测量脉动流量。
 
2 电磁流量计在氯碱计量方面的应用
2.1 电磁流量计在氯碱计量方面的适宜性
氯碱行业主要计量盐水和烧碱 ,两者具有共同的特点 :
①盐水的成分较复杂, 有时呈酸性 ,有时呈碱性 ,并可能由于离子膜脱氯不净 , 而含有游离氯,两者都具有较强的腐蚀性。 
②两者都是导电介质。
③北方的氯碱厂由于冬季气温较低, 盐水管道都出现过结盐现象 ,隔膜烧碱也会在输送过程中随着温度降低而析出盐 ;离子膜烧碱(32%)在 3℃左右就会结晶 ;在管道长并间歇输送时 ,冬季我厂也出现过32%烧碱结晶而使管道堵塞, 所以两种被测介质都会出现含有固体颗粒现象。 
④两种介质的温度都在100℃以下
 
                 根据被测介质的特点及电磁流量计的优点 , 可以看出电磁流量计在氯碱计量方面非常适用 。虽然电磁流量计的价格较贵, 但其精度高, 维护量小 , 使用寿命长 ,有较高的性价比。
 
                 差压式流量计、涡轮流量计、椭圆齿轮流量计等都受流体工作状态以及流体密度 、粘度等参数的影响而使测量误差增大 。由于测量元件受固体颗粒的磨损而使寿命降低, 甚至堵塞无法使用 ,腐蚀性更无法解决 。我厂曾用椭圆齿轮流量计计量隔膜电解液,但因电解液中盐的析出堵塞而停用 ,最后更换为电磁流量计。
 
2.2  电磁流量计的选型
2.2 .1 电磁流量计的选型原则 :
①被测流体必须是导电性的液体或浆液 , 其电导率应不小于 5μS/cm ,被测流体中不应含较多的铁磁性物质或气泡;应根据被测流体的温度 、工作压力 、腐蚀性、磨损性等特性选择相应的压力等级、衬里材料 、电极材料及仪表结构形式。 
②考虑口径与量程 , 电磁流量计的量程虽然是任意设定的, 但其设定的范围受口径的限制 。量程的设定要考虑正常流量超过满量程的一半 , 这样的测量精度才高 。流速一般选择 2~ 4m/s, 如介质磨损电极,或介质靠高位槽的位差自流,可选择稍低的流速;如介质较易粘附 ,可选择适当高的流速 。综合考虑后根据流速表选择仪表的口径 。
 
2.2.2 我公司现有电磁流量计 7 台 , 日本横河 AM产品 3 台,分别用于离子膜烧碱 、进电解槽盐水和脱氯后淡盐水的计量及检测 。型号分别为 AM202 -DC、AM205-DC 、AM205 -DC 。考虑到使用中的重要性不同 ,为了可互换 , 后两者选型一样;由于主控室集中显示的要求, 结构上都采用了分离型。另外4 台为开封仪表厂 D -Mag 和 E -Mag 产品, 分别用于去离子膜和隔膜盐水、隔膜回收盐水及隔膜电解液的计量 ,根据介质的温度及现场情况 ,前 3个选为一体型 ,由于隔膜电解液温度较高选为分离型 。考虑到以后再扩产, 口径选为与工艺管道口径相同 。
 
                 根据介质的温度及腐蚀性, 都采用了聚四氟乙烯内衬,测盐水介质时采用 Ti 电极 , 测碱介质时采用不锈钢电极 。
 
2.3  电磁流量计的安装
2.3 .1 传感器可以安装在水平 、垂直和倾斜的管道上,但要求电极连线处于水平位置 。最好是垂直安装,以便减少由于流体流过,而在电极上出现气泡造成误差。安装位置要选择在任何时候测量导管内都能充满液体 ,以防止由于测量导管内没有液体而显示不在零点上所引起的错觉 。传感器的周围不能有较大的干扰电磁场(如大功率电机、变压器等)。
 
2.3.2 仪表上游侧至少应有 5 倍管径长度的直管段 。如果传感器通径稍异于工艺管道, 则传感器需通过扩大管或渐缩管与工艺管道连接 。为保证精度 ,扩大管或渐缩管的锥角应小于 15°, 且传感器进口端异径接头的上游侧至少应有 5 倍工艺管径的直管段。
 
2.3.3 接地 。电磁流量计测量线路把被测液体电位作为零电位 , 多数场合被测液体为地电位 。同时也为了减少电气干扰, 传感器需有良好接地措施。在金属管道系统中, 借助传感器同毗连的管道连接使仪表取得被测液体电位, 如图 1 所示。采用这种连接方式要求通过传感器本体的电流不超过 10A,如果超过 10A, 则要采用图 2 连接方式。有些系统如采取阴极保护的管网 , 因其系统电位不全为地电位 ,将产生干扰电势。要排除这类电气干扰,可采用图 3 所示的连接方式。传感器安装于非金属管道中或金属管道内有绝缘衬里时 ,需加装接地法兰。
采用无衬里管段的传感器连接
 
2.3.4 如有二次仪表 ,则变送器必须和二次仪表使用电源中的同一相线 , 否则由于检测信号和反馈信号相位差120°,使仪表不能正常工作。
2.3.5 传感器及其密封件、接地环的安装要与管道同心,不能向内凸出。
 
3 使用中遇到的问题及解决方法
3.1 电磁流量计显示突然变小并波动
                 检查显示表无故障, 打开传感器后发现接线盒内有雾珠 ,用仪表气吹干后仪表恢复正常,原因为仪表进线密封不严 ,操作工用水打扫现场卫生时 ,水进入接线盒 。
 
3.2  电磁流量计显示不稳
检查发现密封垫片内径太小并未与管道同心造成。电磁流量计是速度式仪表 , 感应电势与平均流速成正比例,流体在管道内流动时 ,界面上各点流速分布情况对仪表示值有很大影响 ,如果破坏了流速相对于导管中心轴线的对称分布 ,电磁流量计将不能正常工作。
 
3.3  流量波动
                 一电磁流量计安装于衬胶管道显示正常流量为20m 3 /h,而最近出现大幅度波动 -3 ~ 39m 3 /h , 波动率很高,检查发现接地螺丝已严重腐蚀 ,接地良好后工作正常 。变送器的外壳 、屏蔽线 、测量导管以及变送器两端的管道都要接地, 并且要求单独设置接地点,绝对不能连接在电机 、电器等的公用地线或上下水管道上。即使变送器接地良好 ,当变送器附近的电力设备有较强的漏地电流, 或安装变送器的管道上存在较大的杂散电流 ,或进行电焊 ,都将引起干扰电势的增加 ,进而影响仪表正常运行 。
 
3.4 电磁流量计显示越来越小
                 检查发现由于变送器长期在酸、碱、盐雾较浓的场所工作,接线盒内接线端子和讯号插座被腐蚀 ,绝缘被破坏而造成的 。所以在使用中必须注意日常巡检与维护。
 
3.5 计量盐耗与实际盐耗误差较大
                 仪表维护人员检查仪表后 ,确认仪表正常。经仔细审查化验与操作原始记录发现, 是由于盐水的饱和度已降低 、回收盐水的含量化验结果不真实所致 。后经各分厂加强管理, 增加化验频率等,使计量盐耗与实际盐耗基本一致。
 
4 结束语
                 从使用及维护经验可知, 要使仪表达到要求的精度,必须正确选型、安装与使用 。仪表维护人员在选择、使用、维护仪表时 ,不能单从仪表本身考虑 ,而要从工艺 、设备及工作环境全面考虑是否达到了仪表正常使用的要求 。只有这样才能使每台仪表发挥应有功能,为生产经营提供准确可靠的计量数据