摘要(yào)：電磁流量計 測量管的(de)抗(kàng)腐蝕(shí)性優(yōu)點決定了(le)其在氯堿(jiǎn)燒堿(jiǎn)工序中被廣泛(fàn)的應用，而(ér)其中(zhōng)流量計選(xuǎn)型的技術(shù)要點主要集中(zhōng)體現(xiàn)在口徑的确定、測量(liàng)電極的(de)材質與襯裏材質、接地(dì)環或接(jiē)地電極的選(xuǎn)擇及電解(jiě)工序工藝的特(tè)殊性上。
一、引(yǐn)言(yán)
　　氯堿燒(shāo)堿(jiǎn)生産(chǎn)過程中的液體介質(zhì)多爲(wèi)腐蝕(shí)性較強電(diàn)解質(zhì)，如鹽水、鹽(yán)酸、燒(shāo)堿、次氯酸鈉等(děng)；這種強腐蝕性(xìng)生産工藝環境(jìng)及(jí)電磁(cí)流量計(jì)抗腐(fǔ)蝕方面的(de)優點(diǎn)，決定了電(diàn)磁流量計在氯(lǜ)堿燒(shāo)堿工(gōng)序中(zhōng)正被廣泛地應(yīng)用。爲實現流量的準确、可靠測(cè)量，節(jiē)約投資成本，電磁流量計(jì)的正(zhèng)确(què)選型顯(xiǎn)得尤爲(wèi)重要。下(xià)面，就氯堿燒堿(jiǎn)生産(chǎn)過(guò)程中電(diàn)磁流量(liàng)計(jì)設計(jì)選型及應用方(fāng)面的體會和(hé)經驗作些(xiē)總(zǒng)結。
電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計的工(gōng)作原理。
　　電磁流量(liàng)計的測(cè)量原(yuán)理是基(jī)于法拉(lā)第電磁(cí)感(gǎn)應定(dìng)律:即導體(tǐ)介質(zhì)在磁場介質中(zhōng)切割(gē)磁力(lì)線運(yùn)動時在其兩(liǎng)端(duān)産生感(gǎn)應電動(dòng)勢。如(rú)圖1所示，導(dǎo)電介質在垂直(zhí)于磁場的(de)非磁(cí)性測量管(guǎn)内流(liú)動，與流動(dòng)方向垂直的方(fāng)向上産生與流量成(chéng)比例的感(gǎn)應電(diàn)勢,電動勢(shì)的方向按“弗來(lái)明右手規則”，其感應電勢e爲:e==kbvd式中:e-感(gǎn)應電(diàn)動(dòng)勢(shì)(與流(liú)速成(chéng)正比);k一比(bǐ)例常(cháng)數(shù);。b_磁(cí)場強(qiáng)度(線圈(quān)電感);v_測(cè)量管内介(jiè)質的平均流速(sù);4d--電極(jí)間距(jù)(測(cè)量(liàng)管的内徑(jìng))。
　　測量(liàng)流量時，其感(gǎn)應(yīng)電勢(shì)通過(guò)二(èr)個與介(jiè)質直接接(jiē)觸的(de)測量(liàng)電極檢測(cè)出來,并通過電(diàn)纜送(sòng)至(zhì)轉換器進行智能化處(chù)理(lǐ),然(rán)後在+lcd.上顯(xiǎn)示或轉換成标(biāo)準信(xìn)号4~20ma和(hé)0~1khz輸出(chū)。

表一(yī)氯堿燒堿工序(xù)中常用電極材(cái)料介(jiè)紹

材料	代(dài)号	耐(nài)腐蝕性及(jí)具體使用(yòng)範圍
不鏽鋼(gāng)316l	v	用(yòng)于工(gōng)業用水、生(shēng)活(huó)用(yòng)水、污水等弱腐(fǔ)蝕性的介質及(jí)中性溶液(yè)和碳(tàn)酸、醋酸等(děng)弱酸。目前，在氯堿中主要應用(yòng)于循(xún)環水(shuǐ)、生(shēng)産水、弱(ruò)酸性的(de)廢(fèi)水、小(xiǎo)于30℃的(de)低(dī)濃度燒(shāo)堿溶液流(liú)量的測量。
哈氏(shì)合金(jīn)c	hc	耐氧化(huà)性酸，如硝酸、鉻酸與硫酸的混合物，也(yě)耐氧(yǎng)化性的鹽(yán)類，對(duì)海水(shuǐ)、堿溶(róng)液、氯化物溶液有良(liáng)好的(de)耐腐蝕(shí)性。目前，在氯(lǜ)堿中主要(yào)應用(yòng)于40～90℃的30%～50%燒(shāo)堿(jiǎn)溶液(yè)流量的測量。
钛(tài)	ti	耐海(hǎi)水、各種氯化物和次氯酸(suān)鹽及(jí)多種(zhǒng)氫(qīng)氧(yǎng)化物的(de)腐(fǔ)蝕。目前，在(zài)氯堿中主(zhǔ)要應用于鹽水、次氯(lǜ)酸(suān)鈉流量(liàng)的測量。
钽	ta	除了氫氟(fú)酸、燒(shāo)堿以(yǐ)外，幾(jǐ)乎能耐一切化(huà)學介質的(de)腐蝕。目前，在氯(lǜ)堿中主要應用(yòng)于鹽水、次(cì)氯酸(suān)鈉、鹽酸、硫酸流(liú)量的(de)測量(liàng)。

三、流(liú)量計口徑的确(què)定
　　 電(diàn)磁流量計能夠測量(liàng)較寬(kuān)流量(流速(sù))範圍的流(liú)體(tǐ)，通常爲流速0.3～10.0m/s；流量計的(de)口徑(jìng)一(yī)般等于工藝管道口徑，亦可小(xiǎo)于或大(dà)于工藝管(guǎn)道口(kǒu)徑。流(liú)量計口徑(jìng)的确(què)定主(zhǔ)要(yào)是(shì)根據(jù)工藝(yì)上的體積流量，結合(hé)工藝管(guǎn)道的尺(chǐ)寸，兼顧測(cè)量準(zhǔn)确性、經(jīng)濟(jì)性和(hé)耐用性(xìng)方面考(kǎo)慮，選(xuǎn)擇(zé)合(hé)适的(de)流量(liàng)計(jì)口徑，使通(tōng)過(guò)傳感器的(de)流體平均(jun1)流速(sù)在合适的範圍(wéi)内，推(tuī)薦使用的(de)流速(sù)範圍一般(bān)爲1.0～5.0m/s。在這個範圍(wéi)内，流量計測(cè)量(liàng)精度高、線性好、壓損小(xiǎo)，介質對(duì)流量(liàng)計襯(chèn)裏和電(diàn)極的磨損也(yě)相對較小些。此(cǐ)外，對(duì)于含有固(gù)體懸(xuán)浮(fú)顆粒的流體介質，推薦使用的流速範(fàn)圍爲1.0～3.0m/s，這樣有助于避免(miǎn)流(liú)速過(guò)高造成固體懸(xuán)浮顆粒對流量計(jì)襯裏和電極(jí)的過(guò)快磨(mó)損，延長使用(yòng)壽命，如(rú)鹽泥流(liú)量(liàng)；而對(duì)于易(yì)結晶(jīng)、黏度(dù)稍(shāo)大或有(yǒu)沉積(jī)物的(de)流體(tǐ)介質(zhì)，可适當地(dì)提高流速，推薦使用的流速範圍爲(wèi)流速(sù)、流量與口(kǒu)徑三者關(guān)系如(rú)下式：v=354q/d2
式中：v—————流速，m/s；q—————流量，m3/h；d—————口(kǒu)徑(jìng)，mm。
　　例如，在燒(shāo)堿電解工序中，進電(diàn)解槽(cáo)的鹽(yán)水流量計量程爲(wèi)0~50m3/h,工(gōng)藝管(guǎn)道口徑爲dn100;當電磁流量(liàng)計(jì)的口徑分别(bié)選擇dn100和(hé)dn80時，根據上述(shù)公(gōng)式計(jì)算,鹽水的(de)流速分别(bié)爲1.77m/s和(hé)2.76m/s;計算結果(guǒ)均在(zài)推薦(jiàn)使用(yòng)的流(liú)速範圍，但(dàn)從經(jīng)濟性方面(miàn)考慮(lǜ)，選擇dn80口徑的流(liú)量計要比(bǐ)選擇(zé)dn100口徑的流量計(jì)可節約1/4~1/5的投資成本，此時，應該(gāi)選用dn80口(kǒu)徑的流(liú)量計(jì)。小
.四(sì)、流量(liàng)計測(cè)量電極、襯裏材料(liào)的選(xuǎn)型(xíng)及應用。
1、測(cè)量電極材料的選型(xíng)及應用s
　　電(diàn)磁流量計的測量電(diàn)極是與(yǔ)工(gōng)藝(yì);)質(zhì)直接接觸(chù)的唯(wéi)一金(jīn)屬材(cái)料，其(qí)作用(yòng)是與導線(xiàn)連接将測量管(guǎn)中産(chǎn)生的微(wēi)弱(ruò)感應電動(dòng)勢傳(chuán)輸到轉(zhuǎn)換器中(zhōng)的檢(jiǎn)測單元。由于電磁流(liú)量計(jì)的電極部分處(chù)于工(gōng)作磁場中(zhōng)，爲防止磁力線在電(diàn)極上(shàng)集中(zhōng)，電(diàn)極材料(liào)必須(xū)使用非導(dǎo)磁(cí)的(de)金屬材(cái)料;并根(gēn)據工(gōng)況介質對金屬材料的腐(fǔ)蝕(shí)速率(mm/a,即每年(nián)被腐蝕掉(diào)的金屬厚(hòu)度)來(lái)确定不同(tóng)的工(gōng)況介質選擇(zé)不同的(de)金屬材料。下面(miàn)通過圖表一的(de)方式介紹(shào)在氯堿燒堿(jiǎn)工序中(zhōng)常用(yòng)的幾種電極材(cái)料及(jí)其使(shǐ)用範圍。
表二：常見襯裏材(cái)料的(de)主要性(xìng)能及适用範(fàn)圍(wéi)

材料	主(zhǔ)要性能	适用範圍
聚(jù)四氟乙(yǐ)烯(xī)	是化(huà)學性(xìng)能最(zuì)穩定的一(yī)種塑料，能(néng)耐沸(fèi)騰的鹽酸(suān)、硫(liú)酸、硝酸(suān)和王(wáng)水，也(yě)能(néng)耐(nài)濃堿(jiǎn)；耐(nài)磨性強(qiáng)、粘結(jié)性能差。	-40℃～+180℃；濃(nóng)酸、堿(jiǎn)等強腐蝕(shí)性介質(zhì)液及衛生類(lèi)介質。不能(néng)用于負壓(yā)。
（ptfe或f4）	同(tóng)ptfe；耐磨性(xìng)、抗負壓(yā)能力高于ptfe	＜120℃；濃酸、堿等強(qiáng)腐蝕性(xìng)介質液(yè)，能用于較高負壓。
聚全(quán)氟乙(yǐ)丙烯（f46或fep）	其(qí)兼具ptfe和f46的(de)性能(néng)優(yōu)點	-40℃～+180℃；濃(nóng)酸(suān)、堿等(děng)強腐(fǔ)蝕(shí)性介質(zhì)液，能耐較高負壓。
聚(jù)全氟化烷(wán)氧基(pfa)	耐磨耗性(xìng)優越，爲天然橡(xiàng)膠的10倍，耐(nài)腐蝕(shí)性差	＜60℃；适用(yòng)于含(hán)有泥沙、石(shí)礫等固體(tǐ)顆粒的漿(jiāng)液(yè)；耐(nài)腐蝕性差(chà)，
聚氨酯橡膠(pu)	有(yǒu)極好的彈(dàn)性，高(gāo)度的扯(chě)斷力，耐(nài)磨性能好；耐一般低(dī)濃	隻能用(yòng)于弱酸弱(ruò)堿(jiǎn)等(děng)液體。
氯丁(dīng)橡膠(jiāo)(cr)	度酸、堿(jiǎn)、鹽介質(zhì)的腐蝕，不(bú)耐氧化(huà)介質(zhì)的腐蝕(shí)。	＜80℃；适用(yòng)于水(shuǐ)、污水(shuǐ)、弱磨損性的泥漿礦漿(jiāng)。

2、測(cè)量管襯裏材料的選型及(jí)應(yīng)用。
　　電磁(cí)流量(liàng)計(jì)正常工作的(de)基(jī)本(běn)條件(jiàn)之一，是測量管(guǎn)内壁除電極處外，其它(tā)地方的(de)法向電流爲零(líng)。爲滿足這(zhè)一條件，最簡單的方(fāng)法是(shì)将導電的金屬測量管内(nèi)壁和法蘭端面襯以絕(jué)緣襯裏(lǐ)。通俗(sú)地講,用絕緣襯(chèn)裏的目的是防止(zhǐ)感(gǎn)應信(xìn)号電壓(yā)被金屬(shǔ)管短路，可見絕(jué)緣襯(chèn)裏在電磁(cí)流量計應(yīng)用中(zhōng)的作用十分重(zhòng)要。由于被測(cè)導(dǎo)電介(jiè)質的流體(tǐ)種類繁(fán)多(duō)，它們(men)的物(wù)理化(huà)學特(tè)性也不盡(jìn)相同(tóng)，不可能用(yòng)一種(zhǒng)絕緣(yuán)材料(liào)的襯裏來滿足所有(yǒu)應用電磁(cí)流量(liàng)計(jì)的測量流體(tǐ)介質的物(wù)理化學特(tè)性要(yào)求;因此，在襯裏(lǐ)材料的選(xuǎn)型(xíng).上，應重(zhòng)點(diǎn)考慮測量介(jiè)質對(duì)襯裏的耐(nài)溫度、熱沖(chòng)擊、高壓、負壓、磨損、腐(fǔ)蝕、粘結、附(fù)着等(děng)方面的(de)要求。下(xià)面通(tōng)過(guò)圖(tú)表二(èr)的方式介紹常(cháng)見的電磁流量(liàng)計測量管襯裏(lǐ)材料的主要性(xìng)能特(tè)點(diǎn)及适用範圍。
五、氯堿燒(shāo)堿工(gōng)序中接地(dì)環和接(jiē)地電極的選(xuǎn)型及應用(yòng)。
1、接地環和(hé)接(jiē)地電極(jí)的作(zuò)用。
　　電(diàn)磁流(liú)量計在工(gōng)作過(guò)程中檢測(cè)到的(de)流量信号(hào)電勢極小(xiǎo)，通常(cháng)隻有幾個毫伏(fú)的電勢信号:而(ér)導電(diàn)流(liú)體在任(rèn)何管(guǎn)道(dào)(絕緣或(huò)非絕緣)中(zhōng)流動(dòng)時也會産生電(diàn)勢，這個(gè)電(diàn)勢不(bú)是流(liú)量信(xìn)号本(běn)身，它是“幹擾信(xìn)号”;尤其是在導電性能(néng)優良的(de)流體(tǐ)中(zhōng)，如鹽水(shuǐ)、酸堿溶液等，其(qí)流動過程.中産(chǎn)生的幹擾(rǎo)信号大小甚至會超(chāo)過流量信(xìn)号本(běn)身。這個“幹擾信(xìn)号在流經(jīng)電磁(cí)流量計(jì)測量管(guǎn)時會蠱加(jiā)在流量信号電勢上(shàng)，從而造成轉換(huàn)器測(cè)量到(dào)的流(liú)量信号失真(zhēn)。由于電(diàn)磁流量計(jì)轉換器的(de)輸入(rù)放大器通常爲(wèi)差動輸入設計(jì)，那麽，其中一個“等電位的公共(gòng)參考地(dì)”是(shì)必需(xū)的，這個“公共參考(kǎo)地”是測(cè)量的(de)基礎。對(duì)于電(diàn)磁(cí)流量計的(de)測量(liàng)原理來說(shuō)，接地環與接(jiē)地電極(jí)是流量計接地的兩(liǎng)種(zhǒng)形式，其(qí)作用是一樣的，即通(tōng)過接地環(huán)或接地電極與(yǔ)測量(liàng)介質直接(jiē)接觸(chù)、經表殼與轉換(huàn)器的(de)輸入(rù)放大(dà)器的(de)“工作(zuò)地"相(xiàng)連，使(shǐ)得放(fàng)大器的“工作地(dì)”與信号源的“地(dì)”連接在一起，共(gòng)同形(xíng)成一個等(děng)電位(wèi)的(de)公共參(cān)考地”;以此消除(chú)“幹擾信号(hào)”對流量測(cè)量的(de)影響(xiǎng)，确保測(cè)量結果的準确性。。
2、接地(dì)環和(hé)接地電極的選(xuǎn)型與(yǔ)應用。
2.1材料的選型+
　　接(jiē)地環或接地電(diàn)極的材料選擇(zé)，原則(zé)上(shàng)應選擇(zé)與測量電極相(xiàng)同材料。在(zài)選擇(zé)接地環形式接地時(shí)，從節約投(tóu)資成本(běn)考慮，接(jiē)地環的材料亦(yì)可選擇價格相對較低(dī)、耐(nài)腐蝕(shí)性稍弱的材料(liào);如(rú)在測量鹽水(shuǐ)流量中，電磁流(liú)量計(jì)測量(liàng)電極的材料(liào)應選擇(zé)钽材(cái)ta,但(dàn)接地環(huán)可以選(xuǎn)擇價格相對便宜的钛材ti。需要特(tè)别說(shuō)明的是,在(zài)選擇(zé)不可(kě)維修(xiū)更換的接地電極形(xíng)式接地(dì)時(shí)，降低(dī)接地(dì)電極材料(liào)的耐腐蝕性會降低流量計測(cè)量管的整體使(shǐ)用壽命(mìng)。。
2.2接地形(xíng)式的選(xuǎn)型(xíng)及應(yīng)用。
　　作爲(wèi)電磁流量計(jì)接地(dì)的兩種不(bú)同形式，接(jiē)地環和接地電極都可以實現(xiàn)等電位的“公共參考(kǎo)地”、消除幹(gàn)擾的(de)目的，但兩種接(jiē)地形(xíng)式在(zài)使用過(guò)程(chéng)中又有其各(gè)自的優(yōu)缺點。選用(yòng)接地環形(xíng)式可(kě)以保(bǎo)護襯裏(lǐ)的(de)翻邊(biān)不受(shòu)損傷(shāng)，但比(bǐ)較耗材，尤其是(shì)在測量鹽水、鹽(yán)酸、高(gāo)溫燒堿等強腐蝕性介質(zhì)時，對材質(zhì)的要(yào)求很(hěn)高(gāo)，多爲-些(xiē)如ta、ti、hc-276等(děng)貴金屬，使(shǐ)用接地(dì)環形式(shì)接地"會(huì)大大增加投資成本。
　　生(shēng)産實踐(jiàn)中，在介質輸送管道爲(wèi)導(dǎo)電的金屬管道、且流量計襯(chèn)裏不需要(yào)特别保護的情況，可(kě)在靠近(jìn)電(diàn)磁流(liú)量計本體兩側(cè)的金(jīn)屬(shǔ)管道或(huò)與管道焊(hàn)接的(de)配對法蘭(lán)上焊接“接(jiē)地支耳”，以(yǐ)此實(shí)現可靠接地。相反，選用接(jiē)地電極形(xíng)式比(bǐ)較省材，投資成(chéng)本相對較(jiào)低，尤其是在氯堿燒(shāo)堿工序中，多數強腐蝕性介質(zhì)的輸(shū)送管道爲(wèi)非導電性(xìng)的襯(chèn)塑(sù)管(guǎn)或(huò)絕緣塑料管(guǎn)，不(bú)可(kě)能通(tōng)過焊(hàn)接“接(jiē)地支耳"的方(fāng)式實現(xiàn)可靠接地，而隻(zhī)能選擇接(jiē)地環(huán)或接地電極的(de)形式(shì)接(jiē)地，在此(cǐ)情形下，一(yī)般應選用(yòng)接地(dì)電極(jí)的形式接(jiē)地;但由于接地電(diàn)極(jí)一般都安(ān)裝固(gù)定在電(diàn)磁流量(liàng)計測量管(guǎn)的最低(dī)點(diǎn)，在輸送管(guǎn)道容易結(jié)垢的工況(kuàng)條件下，接(jiē)地電(diàn)極會(huì)因結垢被(bèi)覆蓋而失(shī)去“接地”的作用(yòng)，特别是流量計(jì)水平(píng)安裝(zhuāng)時，選(xuǎn)用接(jiē)地(dì)電極應(yīng)予以慎重考慮。鑒于(yú)電解鹽水(shuǐ)工藝的特(tè)殊性(xìng)，二次(cì)鹽水精制(zhì)中的電磁流量計，特别(bié)是最靠(kào)近電解槽的電(diàn)磁流量計,如進(jìn)電解槽的(de)鹽水(shuǐ)、燒堿(jiǎn)和鹽酸流(liú)量計(jì)，不得選用(yòng)接地電極形式(shì)接地。這(zhè)是因爲，電解(jiě)槽中的電(diàn)解質通常有3000~14700a的直流(liú)電(diàn)流，通過導電的液體介質容易發生漏電現(xiàn)象(xiàng)，“漏電”到(dào)達流量計(jì)測量(liàng)管時，會流經接地(dì)電極對(duì)地放(fàng)電,使得金屬制作的(de)接地電極發生電(diàn)化學反(fǎn)應，從(cóng)而(ér)電化學腐蝕接(jiē)地電極(jí)，造成(chéng)接地電極(jí)損壞(huài)，緻(zhì)使(shǐ)電磁流量計無法正(zhèng)常工作。。
六、結論。
　　綜上所(suǒ)述(shù)，盡管(guǎn)氯堿燒堿(jiǎn)生産(chǎn)過程中(zhōng)的(de)工況(kuàng)條件較爲複雜(zá)，給電磁流量計的選(xuǎn)型和應用(yòng)帶來(lái)了諸多困(kùn)難;盡管如此，由于在儀(yí)表選型(xíng)時很(hěn)好地(dì)了解(jiě)了工況(kuàng)條件并(bìng)結合了現場的(de)實際(jì)情況(kuàng)，以及(jí)在運(yùn)行期(qī)間的(de)精心操作與維(wéi)護(hù)，目前，燒(shāo)堿工(gōng)序中在線(xiàn)使用(yòng)的近50台(tái)電磁流(liú)量計運行狀況(kuàng)良好，損壞率不(bú)超過(guò)1台/年，确保(bǎo)了燒(shāo)堿(jiǎn)生産安全穩(wěn)定運(yùn)行;并(bìng)持續改(gǎi)進，盡量(liàng)降低投資(zī)成本(běn)。

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