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电磁流量计

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浅析电磁流量计在盐湖化工中的选型应用

来源:作者:发表时间:2017-11-14 10:46:48

         我国是一个多盐湖的国家,境内分布有四大盐湖,即青海茶卡盐湖、青海察尔汗盐湖、山西运城盐湖和新疆巴里坤盐湖。盐湖除了富含盐类以外,钾、镁、锂、硼、铷、铯、溴等矿产资源也非常丰富,开发价值高。围绕盐湖资源的开发利用形成了一大批盐湖化工企业,逐渐形成体系完备、标准化程度高的盐湖工业群。

 
        随着科技的发展,现代测量仪表在盐湖化工生产中有这非常广泛的应用。流量型仪表属于自动化仪表的一部分,广泛用于盐湖化工企业生产的各个环节。盐湖化工企业的生产环境通常都是强酸、强碱型的,条件恶劣,因此所有传送管道都具有很好的防腐性能。众所周知,没有任何一种仪表可以适用于所有应用场景场合,所以根据测量对象和测量目录正确选择合适的测量仪表非常重要,能够将仪表的性能正确发挥到最大,提高生成效率。盐湖化工原料的电导率高,生产环境温度通常在-30℃~90℃之间。考虑到这电磁流量计种工作状况,盐湖化工企业通常选用电磁流量计。相对于质量流量型、超声波型和差压型等其他流量计,电磁流量计具有测量精度高,使用寿命长,易于维护等优点。电磁流量计具有很好的性能,需要根据电磁流量计的性能合理地选型、正确地使用。
 
概述
        青海锂业公司为盐湖化工企业,主要生产碳酸锂硼酸、钾肥等盐湖化工产品,原料为晒制卤水,此盐湖属硫酸亚性高镁锂比盐湖,在盐湖化工生产中产品齐全,也具有代表性。根据盐湖化工原料特性,阐述电磁流量计选型。盐湖化工原理的特点为电导率高(平均在150ms/cm),强腐蚀,易结晶。生产过程中所需要的辅料主要强酸、强碱。生产车间的管道都为防腐塑料材质,生产环境温度最高为90℃,最低为-30℃。鉴于以上工况,在盐湖化工中电磁流量计比其他流量计具有精度高、寿命长、维护方便、性价比高的有点,在盐湖化工中主要在反应釜的定比例投放、贸易计量、体积计量等方面。
 
1 电磁流量计简介
 
        电磁流量计是过程自动化仪表与装置中的重要的仪表之一,属于能源型计量器具。电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律[6]。根据物理学原理可知,当导体在磁场里做运动切割磁感应线时,磁通量发生变化,导体两端产生感应电势,感应电流激发的磁场要阻碍原磁通的变化,感应电动势e的方向由右手定则确定。我们记磁场的磁感应强度为B,运动导体在磁场中的有效长度为L,导体的运动速度为u,则感应电动势为e=Blu。
 
        在盐湖化工生产中使用的电磁流量计的主要结构包括天然磁场磁路系统、测量电极、基于非导磁材料的测量外壳、衬里材料、测量导管和传感器型转换器等部分[7]。在管道外面安装有一对磁极N和S,流动的导电生产材料就处在激发的磁场之中。当系统处于工作状态时,即导电液体流动时,流动的导电液体切割磁感应线,产生感应电动势。通常磁感应强度是固定的,此时感应电动势的正比于测量管道直径和平均流速,产生的感应电动势经电极检测后送到处理电路。上述部分可以分为流量传感器和信号转换器两部分,其中流量传感器用来采集数据,将流过的被测导电液体的流量转换为感应电势;信号转换器将经过电极产生的毫伏级电压信号放大到电路可以处理的数量级,经信号处理后得到实时流量[8]。控制系统通过实时数据对生产过程进行调节。输出信号不受被测液体的温度、压强和黏度等物理性质的影响,因此电磁流量计可以认为是一种体积型仪表。
 

2、电磁流量计选型
2.1、口径的选择
        电磁流量计口径选择不一定与管径相同,应视流量和流速而定。但作为盐湖化工原料及中间料液具有粘度大,流速较低(一般在2.0~4.0m/s)的特性,www.88125a.com电磁流量计用在这样的管道上,传感器口径与管径相同即可。如流速低于1.0m/s时,可以选择适当流速口径的电磁流量计,保证测量精度相对减少投资。

盐湖化工电磁流量计的电极和衬里腐蚀性表格以及电磁流量计在盐湖化工的选型


2.2、流速、量程的选择
        盐湖化工基本都为防腐塑料管道,并且考虑流量计的衬里,一般流速控制在2m/s为宜。对于有些易结晶的物料(如碳酸钠溶液、配料液:结晶主要是硼镁复盐),因采取措施将流速提高到3.0~4.0m/s。流速提高流动噪声会增加,出现管道的振动影响精度,在满足电磁流量计安装条件下,前后应安装减震器。仪表满量程大于预计的最大流量值,一般为预计最大流量的1.2倍。正常测量流量大于仪表满量程的50%,以保证一定的测量精度。
2.3、电极和衬里的选择
        对于不产生结晶、结块、结垢等不沾污电极的介质则选用标准电极,否则选用刮刀电极。盐湖化工中除纯碱溶液、配料液(硼镁复盐的结晶)、洗涤液等容易结晶的选用刮刀电极的www.88125a.com电磁流量计外,其余选用标准电极电磁流量计。由于车间工艺管道基本都为塑料绝缘材质,若选用二电极的电磁流量计必须配置接地环,保证测量精度。然而普通的接地环易腐蚀,采用耐腐蚀钛或钽接地环成本高,故选择三电极电磁流量计,保证测量精度,降低成本,安装维护方便。
2.4、流量计类型选择
        电磁流量计的类型分为:一体型电磁流量计和分体型电磁流量计,冬季最冷时温度可达-30℃,诸多计量的电磁流量计在室外,锂系统和硼系统生成中镁锂分离、压滤、洗涤工序的环境湿度较大。精致、蒸发、转化等工序温度最高达90℃。故湿度大、低温、高温流体、有振动源等工况选择分体式电磁流量计,有效防止对测量元件影响,保证测量精度和电磁流量计的使用寿命。但要注意,在选择电磁流量计传感器和变送器之间的信号电缆时不应过长,并要使用厂家专用的电源,否则会影响测量精度。其余的工况则选择一体式较为理想。
2.5、压力和温度的选择
        管道中流体的实际工作压力要小于流量计的额定工作压力,要注意管道中是否有负压,如蒸发工序,负压高达-60kpa,此类工况要在订货时与厂家技术人员进行沟通,对衬里材质要做严格的要求。实际温度要符合www.88125a.com流量计规定的温度要求。
2.6、供电电源的选择
        电磁流量计电源的选择要根据流量计本身和现场的环境进行选择,如现场容许情况下,引电源方便、安全、维护方便为原则。作为盐湖化工企业,90%以上原料和过程环节都为液相。运行时,车间内部湿度较大,并且整个运行中无可燃气体产生,因选用DC24V供电较为安全。室外干燥环境,选择AC220V电源,引线方便,好维护,降低成本。有些防爆场合,如燃气锅炉房使用的流量计,选择电池供电电磁流量计较为理想。
2.7、防护等级的选择
         电磁流量计防护顶级应根据实际情况来选择,传感器要求装在地面以下、经常受水淹的情况下应选择IP68,传感器安装在地面以上应选择IP65、IP67。任何情况下电磁流量计的显示部位是不能用水或者进入水中的,如此会导致电磁流量计损坏。作为盐湖化工企业,车间生产是湿度大,但IP65(IP65为防喷水型,电磁流量计传感器外壳允许水龙头从电磁流量计的传感器的任何方向对传感器喷水。喷水压力在30kpa,出水量为12.5L/S,距离为3米。)防护等级的电磁流量计完全满足现场测量的要求。
2.8、连接方式的选择
        电磁流量计有螺纹连接、法兰连接、卡箍式等,在盐湖化工中一般选用法兰连接的电磁流量计,选型时必须和工艺配对法兰工程压力和标准一致。
3、结论
        随着国内仪表行业成熟,碳酸锂、硼酸、钾肥等盐湖化工企业也将和国内接轨走向市场,电磁流量计作为一种重要的工业流量测量仪表,要想在DCS控制中发挥作用,合理正确的选型尤为重要,才能给企业提供精确的测量数据,降低劳动成本,提高生产效益。

作者:www.88125a.com电磁流量计

版权:青海锂业有限公司:李显君、解占孝、姜普、孙志强

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