摘要(yào):介紹了電(diàn)磁流量計(jì)
主要(yào)的優(yōu)點和(hé)不(bú)足(zú);工程(chéng)設計中需(xū)要考慮(lǜ)的(de)主要因素，主要(yào)是從被(bèi)測介質的電(diàn)導率，被測介質(zhì)的溫(wēn)度(dù)，當被測(cè)液體爲(wèi)酸、堿、鹽等高(gāo)腐蝕(shí)性介(jiè)質(zhì)時的(de)情(qíng)況，當(dāng)被測液體(tǐ)爲髒(zāng)污流(兩相(xiàng)，漿液等)介(jiè)質時(shí)的情(qíng)況，工(gōng)藝(yì)介質的(de)流速，大口(kǒu)徑時(shí)電磁(cí)流(liú)量(liàng)計的(de)選擇，工藝(yì)管道材質(zhì)，安裝(zhuāng)儀表(biǎo)的工(gōng)藝管道段的敷設位置等(děng)方面進(jìn)行考慮(lǜ);并介(jiè)紹了現場應該如何(hé)接地;最後(hòu)列舉(jǔ)了二個選型(xíng)應用實(shí)例。
電磁流(liú)量計的工(gōng)作原(yuán)理是(shì)根據法(fǎ)拉第的電磁感(gǎn)應定律，它由流量傳感(gǎn)器和轉(zhuǎn)換器兩(liǎng)部分組成(chéng)。廣泛(fàn)應用(yòng)于測量能導電液體(tǐ)或液固兩相(xiàng)介(jiè)質的(de)體積流量，也(yě)大(dà)量用于各(gè)種酸、堿、鹽等(děng)高(gāo)腐蝕(shí)性、易(yì)結(jié)晶的溶(róng)液的流量(liàng)，當然(rán)也可用(yòng)于純水(shuǐ)、污水等相(xiàng)對簡(jiǎn)單的導電介質(zhì)的流(liú)量(liàng)，是--種應用(yòng)非(fēi)常廣泛的(de)流量測量(liàng)儀表(biǎo)。
1電磁流(liú)量計的(de)優點
電磁流量(liàng)計的(de)工作原理(lǐ)是根(gēn)據法拉第的電磁感應定(dìng)律，它由流量傳(chuán)感器和轉換器(qì)兩部(bù)分組成。廣(guǎng)泛應(yīng)用于測量(liàng)能導電液(yè)體(tǐ)或(huò)液固兩相(xiàng)介質(zhì)的體積流量，也(yě)大量(liàng)用于各種(zhǒng)酸、堿、鹽(yán)等高腐(fǔ)蝕性(xìng)、易(yì)結(jié)晶的(de)溶液的(de)流(liú)量，當然也可用于純(chún)水、污水等相對簡(jiǎn)單的導(dǎo)電介(jiè)質的流量(liàng)，是(shì)一種應(yīng)用非常廣(guǎng)泛的流量測量儀表。
1電磁流量(liàng)計的優點(diǎn)
(1)傳感(gǎn)器沒有(yǒu)阻礙(ài)流(liú)體流動的節流件，不(bú)會堵(dǔ)塞，非(fēi)常适(shì)合用(yòng)在含有固(gù)體顆(kē)粒、結(jié)晶物、泥漿或(huò)污水等的測(cè)量。
(2)沒(méi)有附加壓力損(sǔn)失，對(duì)于管道壓(yā)力不高或(huò)不允(yǔn)許降(jiàng)低管道壓(yā)力降(jiàng)的情(qíng)況非(fēi)常适用，在大口(kǒu)徑測量(liàng)中節約(yuē)泵(bèng)的(de)能(néng)耗更加(jiā)明顯(xiǎn)。
(3)僅測量管(guǎn)襯裏和(hé)電(diàn)極與(yǔ)被測介(jiè)質接觸(chù)，易選(xuǎn)用相應材(cái)料測(cè)量腐蝕性(xìng)及磨蝕性介質。用于各(gè)種(zhǒng)酸、堿(jiǎn)、鹽等(děng)高腐蝕性、易結(jié)晶的溶液(yè)的流(liú)量測量有(yǒu)很大的優(yōu)勢。
(4)是(shì)一種(zhǒng)真實的體積流量測量儀(yí)表，儀(yí)表系數不(bú)受(shòu)流體組(zǔ)分及物性參數(密度(dù)、粘度)、工作(zuò)狀态(壓力(lì)、溫(wēn)度)及電導率變化(隻要在阈(yù)值(zhí)以上)等(děng)的影響，它可在(zài)一種(zhǒng)典型(xíng)介質(zhì)(一般(bān)爲水)下校(xiào)準，而(ér)用(yòng)于其他(tā)介(jiè)質(液體(tǐ))時無(wú)需附加修正。
(5)測(cè)量範圍(wéi)大(dà)，量程比一(yī)-般大(dà)于10:1,最(zuì)高可達100:1。流(liú)速範圍一(yī)般(bān)爲1~6m/s，也可(kě)擴展到(dào)0.5~10m/s。
(6)儀表口(kǒu)徑系列齊全，可(kě)從幾毫(háo)米(mǐ)到幾(jǐ)米(目(mù)前已有3m産(chǎn)品)。對于大(dà)口徑還可采用(yòng)探頭(tóu)型(或(huò)叫插人式(shì))。
(7)安裝方便，可水(shuǐ)平、垂直或傾斜任意角度(dù)安裝(zhuāng)，對上遊(yóu)側(cè)直管(guǎn)段長(zhǎng)度(dù)要求較低(一般從電極(jí)中心(xīn)至上遊側(cè)阻流件距離隻(zhī)要5倍(bèi)管徑)，下遊側隻要3倍(bèi)管徑(jìng)。
2電磁流(liú)量計的(de)不足
(1)不能用于(yú)低導電率液體(tǐ)，如石(shí)油制品、有機溶劑(jì)等，亦不(bú)能測(cè)量氣體、蒸汽以及含(hán)有較(jiào)多鐵磁性(xìng)介質(zhì)或大量氣(qì)泡(pào)的(de)液體。
(2)由(yóu)于(yú)内襯(chèn)材料和電絕緣(yuán)材料的(de)溫度限制，不(bú)能(néng)用于較(jiào)高溫度工(gōng)況;如(rú)未采取特殊處理，因測量管外結霜，也不能用(yòng)于低(dī)溫介質測(cè)量。
3工(gōng)程設計中(zhōng)需要考慮(lǜ)的主要因(yīn)素
3.1被測介質電(diàn)導率
電磁(cí)流量計測量的(de)流體必須是導電的(de)，一般隻要(yào)電導率超(chāo)過阈值，即使變化也(yě)不(bú)影響(xiǎng)測量值(zhí)，但低于阈值将會增(zēng)大(dà)測(cè)量誤(wù)差;通常(cháng)要(yào)求液(yè)體電導(dǎo)率不小(xiǎo)于5μs/cm，去(qù)離子水電(diàn)導率不(bú)小于(yú)20μs/cm。
3.2被測介(jiè)質溫(wēn)度
電(diàn)磁流量計一般隻能(néng)用于工藝(yì)介質溫度(dù)不高(gāo)于180℃的場合。選型(xíng)時，要根(gēn)據被測(cè)工藝(yì)介質(zhì)的溫度範(fàn)圍，選擇測量(liàng)管(guǎn)内襯材料(liào)及傳(chuán)感器線圈的漆包線的耐(nài)溫等(děng)級。常(cháng)用測(cè)量管(guǎn)襯裏材料(liào)有聚四(sì)氟乙烯(xī)(ptfe)，适用(yòng)溫度(dù)範(fàn)圍(wéi)-40~+180℃;氯丁橡膠(jiāo)(neoprene)，适用(yòng)溫度(dù)<65℃;聚氨酯橡(xiàng)膠(polyurethane),适用溫度<65℃;
3.3當被測液(yè)體爲酸(suān)、堿、鹽等高(gāo)腐蝕性介(jiè)質時(shí)
因爲(wèi)電磁流量計僅(jǐn)測量管襯裏和(hé)電極與被測介(jiè)質接觸，所以隻(zhī)要選好這(zhè)兩者(zhě)的材質即(jí)可。耐(nài)酸、堿(jiǎn)等強腐蝕(shí)性介(jiè)質的襯裏(lǐ)常選用聚四氟乙烯(ptfe)，耐磨(mó)損類(lèi)如礦漿、結晶類介質(zhì)的襯(chèn)裏可(kě)選用(yòng)聚氨(ān)酯橡膠(polyurethane)。對(duì)于電極材質的(de)選，擇，一般(bān)可查(chá)有(yǒu)關防腐(fǔ)蝕手冊[2]，對于混(hùn)酸等(děng)成份複雜(zá)的介(jiè)質，應做(zuò)挂(guà)片試驗(yàn)。
3.4當被測(cè)液體爲(wèi)髒(zāng)污流(liú)(兩相(xiàng)，漿(jiāng)液等)介質(zhì)時
(1)當(dāng)介質含(hán)有固體顆粒時(shí)，水平安裝易使(shǐ)下半部内襯及(jí)電極磨損(sǔn)嚴重(zhòng)，這(zhè)時(shí)選用垂直(zhí)安裝較(jiào)好;襯裏要選用高(gāo)耐磨(mó)性材(cái)料，如(rú)陶瓷(cí)或聚氨酯(zhǐ)橡膠(jiāo);電極(jí)則采取--些(xiē)結構措施(shī)以(yǐ)防磨損漏液。
(2)測量(liàng)會在管壁附着(zhe)和沉澱的(de)物質(zhì)的流(liú)體時，應注(zhù)意電極的污染(rǎn)。可選(xuǎn)用刮(guā)刀式、可更換(huàn)式(shì)。管壁(bì)的附着則(zé)可用(yòng)提高流速(sù)以起到自清(qīng)洗(xǐ)作(zuò)用(yòng)，或采取比(bǐ)較方(fāng)便易(yì)清洗(xǐ)管道(dào)的連接(jiē)方法。
(3)含(hán)有非磁性顆粒(lì)或纖維的(de)固液兩相流時(shí)，如漿液擦過(guò)電(diàn)極表(biǎo)面會(huì)産生尖峰(fēng)噪聲，使信(xìn)号不(bú)穩，可選用市電交流激(jī)磁(cí)或雙(shuāng)頻激(jī)磁儀表。
3.5工(gōng)藝介(jiè)質的流速(sù)
儀表(biǎo)口徑是根(gēn)據管道内平均(jun1)流速而定的，通(tōng)常選用與(yǔ)管道(dào)相同(tóng)的口(kǒu)徑或(huò)略小些(xiē)。一般工業輸水(shuǐ)管道經濟流速爲(wèi)1.5~3m/s,易粘(zhān)附沉積結垢物(wù)質則提高到3~4m/'s或(huò)更高，礦(kuàng)漿等磨(mó)蝕性強的(de)爲2~3m/s。電(diàn)磁流量計的液(yè)體流速(sù)範(fàn)圍可在1~10m/s之(zhī)間選用。原(yuán)理上，上限流速(sù)并沒(méi)有限制，滿(mǎn)度流(liú)量(liàng)的(de)流速(sù)下限(xiàn)一(yī)般爲1m/s,有(yǒu)些産品爲(wèi)0.5m/s,低于(yú)此流(liú)速(sù)，從測量(liàng)精度出發(fā)應改(gǎi)用小管徑，以異(yì)徑管連(lián)接到管(guǎn)道。但(dàn)加裝異徑(jìng)管要注意(yì)壓力(lì)損失的問(wèn)題。圖(tú)1爲流量計口徑、流速與流量關系的(de)曲(qǔ)線圖，計算儀(yí)表口徑時(shí)可參(cān)照。
3.6大口徑時電磁流量計(jì)的選(xuǎn)擇(zé)
電磁流(liú)量計(jì)按安裝形(xíng)式可(kě)分(fèn)爲管道(dào)式和探頭式(shì)。一般優先選用管道式(shì)電(diàn)磁流量(liàng)計;當工藝管徑較大且考慮設(shè)備費(fèi)用時,或安裝時不允(yǔn)許管(guǎn)道停(tíng)流的(de)情況(kuàng)下，可選用探頭(tóu)式電(diàn)磁流量計(jì)(精度可(kě)達0.5級)。
(1)探(tàn)頭式(shì)可(kě)裝(zhuāng)配球(qiú)閥，可(kě)在管(guǎn)道不(bú)停流情況下拆(chāi)、裝，利(lì)于(yú)儀(yí)表的(de)在線安裝和維(wéi)護。
(2)探(tàn)頭(tóu)插(chā)入深(shēn)度隻需很(hěn)短，對(duì)管道阻(zǔ)力小。--般(bān)在直管段足夠(gòu)長時(shí)，采(cǎi)用平(píng)均(jun1)流速點測(cè)量法(fǎ)，這種方法的測(cè)量精(jīng)度基.本不(bú)受(shòu)雷諾系數變(biàn)化的(de)影(yǐng)響，探頭(tóu)的插人深(shēn)度僅(jǐn)爲r=0.121d;當(dāng)直管段較(jiào)短時，一般采用(yòng)中心(xīn)流速(sù)點測(cè)量法(fǎ)，插入(rù)深度r=0.5d(其中d爲管(guǎn)道直徑)。
3.7工(gōng)藝管道材(cái)質
若連接(jiē)儀表(biǎo)的管(guǎn)道是(相對(duì)于被測(cè)介質)金屬導電(diàn)性的，不(bú)需要接電環，若是絕(jué)緣(yuán)性的，則(zé)要用接(jiē)地環，可(kě)用普(pǔ)通型，它的(de)材質應(yīng)與(yǔ)被測介質的(de)腐蝕性(xìng)相适應(yīng)。若(ruò)被測(cè)介質(zhì)是磨損性(xìng)的，則宜選用帶頸接地環，以保護進、出口端的襯裏(lǐ)，延長使用壽命。
3.8安裝(zhuāng)儀表(biǎo)的工藝管道段(duàn)的敷(fū)設位(wèi)置
電(diàn)磁流量(liàng)計的安(ān)裝形式可分爲(wèi)三(sān)種(zhǒng):一體型、分(fèn)離型(xíng)和潛水分離型(ip68)。一般情況選用一體(tǐ)型，它(tā)将流量計的傳(chuán)感部分和轉換(huàn)部分(表頭)裝于一體(tǐ)，便于安裝使用(yòng);當(dāng)管(guǎn)道敷(fū)設的(de)位置(zhì)較高(gāo)不便(biàn)觀察或安(ān)裝在(zài)環境(jìng)差的場合，可采用分(fèn)離型，分離長度一般(bān)不超過30m;當(dāng)傳(chuán)感器(qì)需要安(ān)裝在(zài)井下(xià)、水下(xià)的被(bèi)測現(xiàn)場管道上(shàng)時(shí)，需要選(xuǎn)用潛水分離型(xíng)。
4接地
爲了使電(diàn)磁流量計不(bú)受(shòu)外界(jiè)寄生(shēng)電勢(shì)的幹擾(rǎo)，傳感器(qì)應有(yǒu)良好的單(dān)獨接地線，接地(dì)電阻(zǔ)<10Ω。接地方(fāng)法(fǎ)要根據廠家的(de)資料(liào)或(huò)技術人(rén)員指(zhǐ)導認(rèn)真執(zhí)行(háng)，常規(guī)的接法(fǎ)是:.
(1)當電磁流量計安裝在(zài)已接(jiē)地的(de)金(jīn)屬(shǔ)管道上，通過電磁流(liú)量計變送(sòng)器上(shàng)的接地端子實現系統電(diàn)勢平(píng)衡，即(jí)通過截面(miàn)積不(bú)小于(yú)6mm2的銅芯電線(xiàn)連接至(zhì)接地端子(zǐ)上。
(2)當電磁(cí)流量計安(ān)裝在未(wèi)接地的金屬(shǔ)管(guǎn)道上,2個(gè)法蘭均通過截(jié)面積不(bú)小于6mm2的(de)銅芯電線與管(guǎn)道法(fǎ)蘭(lán)相連接(jiē)，并接(jiē)地;将變送(sòng)器或(huò)傳感器接(jiē)線盒連(lián)接(jiē)至接地端(duān)子上，實現系統.電(diàn)勢平衡(héng)。
(3)當電(diàn)磁流量計安(ān)裝在塑料管(guǎn)道或帶絕(jué)緣内(nèi)襯的(de)管(guǎn)道(dào)上，通(tōng)過附加(jiā)接(jiē)地環(huán)實現(xiàn)系統(tǒng)電勢(shì)平衡，接(jiē)地環通(tōng)過截面積(jī)不(bú)小于6mm2的銅芯(xīn)電線(xiàn)連接至(zhì)接(jiē)地端(duān)子上(shàng)。
5應用實例(lì)
5.1管道式電磁流(liú)量計在(zài)93%濃(nóng)硫酸(suān)中的應(yīng)用(yòng)
工況(kuàng)條件如(rú)表1所示(shì)。
選型情況:首先(xiān)，根據管線尺寸(cùn)、操作流量和(hé)操(cāo)作密(mì)度值，可算(suàn)出操作情(qíng)況下(xià)的流(liú)速(sù)爲:0.53m/s。這個(gè)值比較小(xiǎo)，至少(shǎo)要縮(suō)徑至流速(sù)值爲1m/s以上(shàng)，試選(xuǎn)用dn65的流(liú)量計，可算出流速爲:1.26m/s,這(zhè)個值(zhí)合适，故通(tōng)徑縮二檔選用(yòng)dn65檔。由(yóu)于管徑不(bú)大，管道敷(fū)設位(wèi)置也不特(tè)殊，故(gù)選用一體(tǐ)型管(guǎn)道式(shì)電磁流量(liàng)計。根據介(jiè)質的腐蝕(shí)性和操作(zuò)溫度，可選(xuǎn)擇電(diàn)極材質(zhì)爲哈氏(shì)合金b,襯(chèn)裏材質(zhì)爲ptfe。
5.2探頭式(shì)電磁(cí)流量計在高含鹽廢(fèi)水中的應(yīng)用
工況(kuàng)條(tiáo)件如表2所示(shì)。
選型(xíng)情(qíng)況:根據管線尺(chǐ)寸、操(cāo)作流量和(hé)操作(zuò)密度值，可算(suàn)出(chū)操(cāo)作(zuò)情況(kuàng)下的最小流速(sù)爲:0.56m/s,最(zuì)大流速爲:1.32m/s。由于最(zuì)小流速(sù)運行的情況很少，這個流(liú)速範圍基(jī)本能滿足(zú)電磁流量(liàng)計的(de)測量(liàng)範(fàn)圍(wéi)要求(qiú)。由于管徑較大(dà)，考慮到費用問(wèn)題，選用(yòng)探(tàn)頭式(shì)電磁流量計。由于流量(liàng)計(jì)要安(ān)裝在(zài)室外(wài)儀表(biǎo)井内管道上，故(gù)選用潛水分離型(ip68)電磁(cí)流量計(jì)，專用(yòng)連(lián)接電纜(lǎn)10m,變送(sòng)器(qì)安(ān)裝在地面(miàn)1.4m高的2”管上(shàng)。根據介質的腐(fǔ)蝕性(xìng)和操作溫(wēn)度，可選(xuǎn)擇儀表(biǎo)本體(tǐ)材質爲304ss，電(diàn)極材質爲316lss,襯裏(lǐ)材質(zhì)爲ptfe。
6結論
電(diàn)磁流量計(jì)因其(qí)獨特的優(yōu)點，在(zài)石化(huà)行業得到了廣(guǎng)泛(fàn)的應用(yòng)。設計選型時(shí)需(xū)要考(kǎo)慮的(de)因素(sù)，除了上面介紹(shào)的主(zhǔ)要因素,還(hái)有(yǒu)儀表的(de)防爆等級、防護等級(jí)，工藝連接(jiē)法蘭(lán)标準(zhǔn)、壓(yā)力(lì)等.級(jí)、供電(diàn)電壓、儀表(biǎo)精度等。另(lìng)外，做(zuò)好現場安裝和現場接地也是(shì)提高電磁流量計正确性和穩(wěn)定性(xìng)的重要因(yīn)素。
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