随着科學(xué)進步,在 電(diàn)磁流(liú)量計(jì) 家族中出(chū)現了一種(zhǒng)插入式安裝(zhuāng)的電磁(cí)流量計(jì)。此種儀表(biǎo)因其(qí)結構簡(jiǎn)單、重量(liàng)輕、安裝(zhuāng)方便、維護(hù)量小(xiǎo)、價格便宜,很受工程(chéng)設計者及(jí)用戶的歡迎。
　　近(jìn)幾年(nián),洛陽石(shí)化(huà)總廠随着(zhe)對裝置及(jí)公用工程(chéng)計量要求的提(tí)高,在(zài)現有裝置(zhì)的技術改(gǎi)造(zào)、新裝置和基(jī)建項(xiàng)目的設計(jì)中,對(duì)于裝(zhuāng)置内外的(de)新(xīn)鮮水、循環水(shuǐ)、污水等(děng)采用了(le)一批(pī)插入(rù)式電(diàn)磁流量計 ,使用(yòng)效果很好(hǎo),解決(jué)了這些(xiē)介質在(zài)裝置(zhì)内和(hé)公(gōng)用系統中的(de)流量檢測(cè)和計量問(wèn)題。
1　大(dà)管道導電(diàn)液(yè)體的流(liú)量測(cè)量方(fāng)法(fǎ)
　　從當(dāng)前(qián)的技(jì)術講(jiǎng),測量(liàng)大管道(dào)導電液(yè)體流量的檢測(cè)方法(fǎ)較多,現将(jiāng)常用的幾種方(fāng)法說明(míng)如下。
1.1　封(fēng)閉管(guǎn)道(滿管)流(liú)量測量
1)電磁流量計(jì),本文(wén)有詳述。
2) 孔闆(pǎn)流量計(jì) (包括同心銳孔(kǒng)闆、1/4圓(yuán)孔闆等),爲(wèi)标準(zhǔn)的流量測(cè)量元件(jiàn),結(jié)構簡(jiǎn)單、精度高、重複(fú)性好(hǎo)、無需(xū)現場(chǎng)标定、使用(yòng)壽命(mìng)長,但要求直管(guǎn)段長、有壓(yā)損、流速要求高,不适(shì)合在大口(kǒu)徑管(guǎn)道中使用。
3)文丘(qiū)裏管(guǎn)、皮托(tuō)管或阿牛(niú)巴等,可以(yǐ)在大(dà)管道測(cè)量(liàng)中使用,但(dàn)由于(yú)被測介質(zhì)流速(sù)低,故(gù)測量精度(dù)較低。
4) 超(chāo)聲(shēng)波流(liú)量計 是一種新(xīn)型的非接觸式流量測量儀表(biǎo),現正在逐步推(tuī)廣使(shǐ)用,但不适(shì)合于在埋地(dì)管道中(zhōng)安裝。
5) 渦街(jiē)流量計 也(yě)是一(yī)種可選的流量(liàng)測量儀表,從國(guó)内使(shǐ)用來看,使(shǐ)用效(xiào)果(guǒ)差異較(jiào)大,且要(yào)求有嚴(yán)格的(de)直管段及(jí)一定(dìng)的最低流(liú)速,一(yī)般(bān)在埋(mái)地的大管道安裝也不合适。
6) 渦輪流量計 ,國(guó)内很(hěn)少采用,也(yě)受流(liú)速限制。1.2　明(míng)渠(qú)或封閉(不滿(mǎn)管)流(liú)量測量
1)明(míng)渠式(shì):測量(liàng)明渠液位(wèi)(用靜(jìng)壓式、超聲(shēng)波式、浮(fú)标(biāo)式、反(fǎn)吹式等),在明渠(qú)截面積已(yǐ)知的(de)情況(kuàng)下,可計算(suàn)出流量。
2)超聲波(bō)式:測量明(míng)渠或(huò)不滿管(guǎn)中(zhōng)的流(liú)體液面及(jí)流速(sù),根據液體流過的截(jié)面積計算(suàn)其流(liú)量。
2　石化企(qǐ)業中大(dà)口徑導電液體流量測(cè)量中(zhōng)的(de)問題
2.1　在(zài)石(shí)油化工(gōng)廠中(zhōng),裝置及(jí)公用(yòng)工(gōng)程中的大(dà)口徑(jìng)流體基本上是新鮮水、除鹽水(shuǐ)、循環水(shuǐ)、污水及(jí)海水(shuǐ)等導電液體,它(tā)們自身及(jí)管道(dào)安(ān)裝的特(tè)點是(shì):
1)管徑大,有(yǒu)些(xiē)工廠的循環(huán)水管道(dào)管(guǎn)徑(jìng)可大到(dào)1.8～ 2.0m,爲了減少(shǎo)占地面積(jī)及減(jiǎn)輕管(guǎn)橋荷重及(jí)防凍(dòng)等(děng)原(yuán)因,一(yī)般均采用埋地(dì)敷設。
2)由于輸送(sòng)流量大,爲了減(jiǎn)少長期操作費(fèi)用(yòng),一(yī)般設(shè)計流速偏低(dī),且流量(liàng)及流速時(shí)常有變化。
3)循(xún)環水及(jí)污水有不(bú)同程(chéng)度(dù)的(de)懸浮物或(huò)沉淤物、水(shuǐ)質條(tiáo)件差。
4)現(xiàn)場(chǎng)儀表安裝(zhuāng)在裝置邊界以外,儀表配(pèi)管及信号(hào)線敷(fū)設比(bǐ)較困難。
5)計(jì)量精度滿足企(qǐ)業内(nèi)部做物料(liào)平衡(héng)及經濟核算即(jí)可(kě)。
2.2　洛陽石(shí)化總廠在上述(shù)場所(suǒ)使用的流(liú)量計多爲(wèi)管裝(zhuāng)法蘭(lán)式電磁流量計和法蘭取(qǔ)壓同心圓銳(ruì)孔闆,銳孔(kǒng)闆(pǎn)測量(liàng)中主要存(cún)在以(yǐ)下問(wèn)題。
1)由于管(guǎn)道爲地(dì)下敷設(shè),儀表安裝處設一地下井(jǐng),待儀表安裝(zhuāng)時因地下井(jǐng)漏水,将管(guǎn)線全部浸(jìn)沒,井(jǐng)内存(cún)許多雜物(wù),使儀表安(ān)裝無(wú)法進行;安裝後(hòu)儀表長期(qī)浸沒(méi)在水中也無法(fǎ)檢修。
2)考(kǎo)慮到冬(dōng)天防(fáng)凍,安裝變送器的儀(yí)表箱(xiāng)及測量引(yǐn)線要求進行保(bǎo)溫伴(bàn)熱,由于這些(xiē)儀(yí)表基(jī)本都在裝(zhuāng)置或工(gōng)廠的邊(biān)界線上,距(jù)離伴(bàn)熱(rè)蒸汽(或熱水(shuǐ))及回水點(diǎn)很遠,故使(shǐ)伴熱(rè)造成(chéng)很大困難。
3)用水(shuǐ)量随(suí)工(gōng)藝裝置(zhì)操作條件而常(cháng)有變(biàn)化,其流量(liàng)和流速變化較(jiào)大,有時在很低(dī)流速(sù)下工(gōng)作,其測量(liàng)精度不高(gāo),測量(liàng)誤差較大(dà)。
從原理、結(jié)構及(jí)安裝上,渦(wō)街流量計是一種較(jiào)好的測量方法(fǎ),但在循(xún)環(huán)水、污水大(dà)管(guǎn)道(dào)測量(liàng)中也存(cún)在一些(xiē)問題(tí):
1)渦街流量計的(de)測量精度(dù)與流速(sù)關(guān)系較大(即流體應在(zài)一定的(de)雷(léi)諾數(shù)之上(shàng)),不适于這(zhè)種大管道、流速(sù)低的流(liú)體測量(liàng);
2)不宜安裝在被水浸沒的場所;
3)沉積物及懸浮(fú)物在渦街傳感(gǎn)器中沉積(jī)時對測量(liàng)精(jīng)度(dù)有影(yǐng)響;
4)使(shǐ)用壽命較(jiào)短。
3　電(diàn)磁(cí)流量計(jì)的特點
1)測量不(bú)受流體密度、溫(wēn)度、壓力(lì)、粘度和(hé)導電率變化的(de)影響(xiǎng),且與(yǔ)流速(sù)分布(bù)無關;
2)測量(liàng)管截面積(jī)沒(méi)有(yǒu)收縮,無(wú)阻擋流(liú)動部件(jiàn)、無壓力損失;
3)适用于漿(jiāng)狀(zhuàng)、污泥(ní)及帶固(gù)體的(de)液體;
4)精(jīng)度(dù)較高,± 0.5%;
5)可輸(shū)出與(yǔ)流速成(chéng)正(zhèng)比例(lì)的線性(xìng)模(mó)拟信号或(huò)
脈沖信号(hào),測量範圍寬、線性好、零點(diǎn)穩定(dìng);
6)适用管(guǎn)徑範圍(wéi)寬(16～ 3000mm)、要求較少的直(zhí)管段(duàn);
7)電極和襯裏(lǐ)可采(cǎi)用不(bú)同材質制(zhì)造,耐(nài)腐蝕、抗磨損、可(kě)在高溫和水下安裝(zhuāng);
8)應(yīng)用限制(zhì):測量液體(tǐ)必須有最小(xiǎo)導(dǎo)電率(lǜ)(1μ s/cm随供貨商而定);測量流體有沉(chén)積物時,會(huì)使測(cè)量精度降低;對(duì)溫度和壓(yā)力有(yǒu)一定限制。
4　插入(rù)式電磁流量計的特點及(jí)應用(yòng)
4.1　插入式(shì)電磁流(liú)量計的特(tè)點
1)傳(chuán)感器(探(tàn)頭(tóu))直接插入被測管道,與一(yī)般管裝法(fǎ)蘭式(shì)電磁流(liú)量(liàng)計相比,具(jù)有體(tǐ)積小、安(ān)裝(zhuāng)方便(biàn)、投資少等(děng)優點(diǎn);
2)傳(chuán)感(gǎn)器插入深(shēn)度僅(jǐn)爲(wèi)管道(dào)直(zhí)徑的10%～
12.5%,無(wú)壓損,特(tè)别适(shì)用于大口(kǒu)徑管(guǎn)道中的流(liú)量測量,優勢性能價(jià)格比;
3)無(wú)淤(yū)塞、無磨損(sǔn)件、免維護;
4)傳感器可以做成潛(qián)水浸(jìn)沒型(ip68),很适(shì)于在(zài)工廠(chǎng)中埋地管(guǎn)道上安裝(zhuāng);
5)可以(yǐ)提供防爆結構(gòu)産品;
6)采用電流(liú)、脈沖信号輸出(chū),絕對零點穩定(dìng)
7)測量最(zuì)低流速(sù)可至0.1m/s(甚至更低(dī)),最小(xiǎo)導電率≥ 20μs/cm;
8)傳(chuán)感器可帶(dài)安裝(zhuāng)附件(jiàn),現場安裝容易;
9)精度(dù)較低(dī),一般爲± 1%。
4.2　測(cè)量原理
　　安(ān)裝在傳感(gǎn)器中(zhōng)的通(tōng)電線(xiàn)圈在(zài)管道中産生穩定的磁場(chǎng),導電液(yè)體流過(guò)時,切(qiē)割(gē)磁(cí)力線(xiàn),産生(shēng)與(yǔ)流(liú)速成(chéng)正比(bǐ)的電壓信号,該信号被傳(chuán)感器(qì)兩電(diàn)極檢(jiǎn)出,并(bìng)轉(zhuǎn)換成4～ 20ma模(mó)拟信号或脈沖(chòng)信号,從而實現(xiàn)對流體的測量(liàng)(見圖(tú)1)。

4.3　适用範圍(wéi)
與一般電(diàn)磁流(liú)量計(jì)的測(cè)量範(fàn)圍相同。
5　插入式(shì)電磁流量計的(de)結構特點及儀(yí)表選(xuǎn)型
5.1　結構特(tè)點
插入式電磁(cí)流量計(jì)主要由(yóu)兩部(bù)分組(zǔ)成———傳感器(qì)和變送器(qì)。
1)按其組合方(fāng)式(shì)可分爲:
一(yī)體式(傳感器和(hé)變送(sòng)器一(yī)體安裝,見(jiàn)圖2);
分離式(傳感(gǎn)器和變送器分離安裝(zhuāng),見圖3)。


2)按(àn)防(fáng)爆形式分爲:普(pǔ)通(tōng)型和(hé)隔爆(bào)型(xíng)。
3)按變送(sòng)器信(xìn)号(hào)類(lèi)型分(fèn)爲:
模(mó)拟變(biàn)送器(qì)和微處理(lǐ)變送(sòng)器。
按傳感(gǎn)器使(shǐ)用場合分(fèn)爲:
一(yī)般型(溫度(dù)- 20～ 120℃　壓力(lì)1.6mpa);
耐高(gāo)溫型(溫度(dù)180℃　壓力(lì)4.0mpa);
此外,傳感器還(hái)可制成在(zài)線可(kě)拆卸型。
5.2　儀(yí)表選型
　　針對插(chā)入式電(diàn)磁流量(liàng)計的特點(diǎn),工程設計中儀表選(xuǎn)型要點(diǎn)是:
1)提供(gòng)被測(cè)液體的性(xìng)質(主要(yào)是電導(dǎo)率)、流(liú)體測量範(fàn)圍、被測介(jiè)質溫度、壓(yā)力、工藝(yì)管(guǎn)道内徑等;
2)根據安裝位置确定(dìng)選普通型一體(tǐ)式或分離式;隔(gé)爆型一體式或分離(lí)式(shì);
3)根(gēn)據介(jiè)質腐蝕(shí)程度,确定傳(chuán)感器的材(cái)質;計算插(chā)入式(shì)電磁流量計可(kě)測量的(de)最低流(liú)速(流(liú)速偏低影(yǐng)響測量精(jīng)度),以确定是否應縮(suō)小工藝管(guǎn)徑(提高流體(tǐ)流(liú)速);
4)按(àn)工藝管道内徑确定插入式電磁流量計的插入深度及所帶(dài)安裝附件。
6　插入(rù)式電磁(cí)流量計(jì)的安(ān)裝(zhuāng)
　　如(rú)前所(suǒ)述,插入(rù)式電磁(cí)流量計安裝十分簡(jiǎn)單(dān),選型時(shí)隻要成套訂購法蘭短管,按傳(chuán)感器安裝(zhuāng)尺寸(cùn)在工(gōng)藝(yì)管(guǎn)道(dào)上(shàng)開口,并(bìng)按(àn)工藝(yì)管道尺(chǐ)寸将法蘭短管加工成(chéng)能符合傳(chuán)感器(qì)安裝要求的尺寸後(hòu),将其焊接(jiē)在工藝(yì)管道上即可(kě),詳(xiáng)見(jiàn)安裝示意圖4,5)。


7　插入式(shì)電磁流量(liàng)計(jì)在洛陽(yáng)石化(huà)總廠(chǎng)的應用(yòng)情況
　　公用工程中的水(shuǐ)(新鮮水、循環水(shuǐ)、污水等)流量變(biàn)化很大,且(qiě)這些(xiē)管道(dào)大(dà)多都埋在地下,過去設置在(zài)水(shuǐ)井(jǐng)中的(de)儀表由于水井(jǐng)漏水長期(qī)浸泡(pào),大多數儀表都(dōu)無法(fǎ)使用。近幾(jǐ)年(nián)來,在(zài)改(gǎi)建或(huò)新建裝(zhuāng)置和系統工程(chéng)中陸續(xù)使用一(yī)批插入(rù)式電磁流量計(jì),其(qí)使(shǐ)用效果良(liáng)好,基本滿足廠(chǎng)裏對(duì)這些介質(zhì)的測量和(hé)計量(liàng)問題(tí)。
　　在新建的(de)化纖工程(chéng)中,根據廠(chǎng)裏的(de)使用經驗,與(yǔ)承(chéng)擔工(gōng)程設(shè)計(jì)的(de)設計單位(wèi)商定(dìng),又采用一批插入式(shì)電磁流(liú)量計,用(yòng)于新鮮水、循環(huán)水及污水的測(cè)量。
8　插入式電磁流(liú)量(liàng)計使用中(zhōng)存在(zài)的問(wèn)題
1)插(chā)入式(shì)電磁流量(liàng)計其測量(liàng)最低(dī)流速(sù)一(yī)般可小(xiǎo)至(zhì)0.1m/s。但實際(jì)選用(yòng)時仍應對(duì)其所測得的最低流(liú)速進行核(hé)算,以(yǐ)确保被測流量(liàng)有一較好(hǎo)的測(cè)量精度(dù)。
2)流量(liàng)計前直管段(duàn)應≥ 5d;流(liú)量計(jì)後直管段(duàn)應≥ 3d(d爲管(guǎn)道公稱直徑(jìng))。
3)管(guǎn)路(lù)有沉(chén)澱物析出(chū)時,如(rú)污泥(ní)與淤(yū)泥,此(cǐ)時流(liú)體(tǐ)應有較高的(de)測量(liàng)流速,防止污物的沉(chén)積,特别是在那些沉(chén)積(jī)物會産(chǎn)生使傳(chuán)感(gǎn)器絕(jué)緣的場合,更應注意,必要時應(yīng)選擇可更(gèng)換電(diàn)極的傳感器(可在線拆(chāi)裝(zhuāng))。
4)對于(yú)流量(liàng)變化範圍(wéi)大、流體速度長(zhǎng)期低(dī)于流(liú)量計(jì)要求的最(zuì)低流速的場合,應考(kǎo)慮縮(suō)小工(gōng)藝管(guǎn)道或采用兩台(tái)一大一(yī)小并聯(lián)安裝(zhuāng)的流量計(jì)。
5)插入式電磁流(liú)量計(jì)與普通電(diàn)磁(cí)流(liú)量計(jì)一樣(yàng)宜在垂直的工(gōng)藝管道(dào)上(shàng)安裝(zhuāng),這樣(yàng)可防(fáng)止懸(xuán)浮的(de)固體(tǐ)沉落在電極上,同時(shí)使流體中(zhōng)的油(yóu)分上升到(dào)電極(jí)的測量範(fàn)圍之外,如(rú)果流量計(jì)在水平工藝管道上安裝,則應(yīng)使傳感(gǎn)器(qì)的電(diàn)極處(chù)于水平軸(zhóu)線上,避(bì)免(miǎn)電極(jí)由于(yú)空(kōng)氣泡産(chǎn)生的幹(gàn)擾,導緻(zhì)測量誤(wù)差(chà)。
6)當工(gōng)藝管道中不能(néng)完全(quán)充滿流體(tǐ),可采(cǎi)用一(yī)“v”型彎管結(jié)構(見(jiàn)圖6),這(zhè)特别适用(yòng)于污(wū)水測量(liàng)中含固體較多(duō)且流體(tǐ)不滿管(guǎn)的場合(hé)。

7)電極上(shàng)的信(xìn)号範圍小(xiǎo)(毫(háo)伏級),應避免(miǎn)接地電流流過(guò)測量電極(jí)附近。
8)在非(fēi)金屬管道(dào)(如陶(táo)瓷或塑料(liào)等)上(shàng)安裝插入(rù)式電磁流量計(jì)時,安裝流量計(jì)處的(de)一段管道(dào)一般(bān)應采(cǎi)用金(jīn)屬材質(zhì)。

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