一、引(yin)言
氯堿(jian)燒堿生(sheng)産過程(cheng)中的液(ye)體介質(zhi)多爲腐(fu)蝕性較(jiao)強電解(jie)質，如鹽(yan)水、鹽酸(suan)、燒堿、次(ci)氯酸鈉(na)等；這種(zhong)強腐蝕(shi)性💯生産(chan)📐工藝環(huan)境☔及電(dian)⭐磁流量(liang)計抗腐(fu)蝕方面(mian)的優點(dian)，決定了(le)電磁流(liu)量🈚計在(zai)氯堿燒(shao)堿工序(xu)中正被(bei)廣泛地(di)應用。爲(wei)實現流(liu)量的準(zhun)确、可靠(kao)測量，節(jie)約投資(zi)成本，電(dian)磁流量(liang)計的正(zheng)确選型(xing)顯得尤(you)爲重要(yao)。下面，就(jiu)氯堿燒(shao)堿生産(chan)過程中(zhong)電磁流(liu)量計設(she)計選型(xing)及應用(yong)方面的(de)體會和(he)經驗作(zuo)些總結(jie)。
電磁流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理。
電磁(ci)流量計(ji)的測量(liang)原理是(shi)基于法(fa)拉第電(dian)磁感應(ying)定律:即(ji)導🚶體介(jie)質在磁(ci)場介質(zhi)中切割(ge)磁力線(xian)運動時(shi)在其兩(liang)端産生(sheng)感應電(dian)動勢。如(ru)圖1所示(shi)，導電介(jie)質🧑🏾🤝🧑🏼在垂(chui)直于磁(ci)場的非(fei)磁性測(ce)量管内(nei)流動，與(yu)流動方(fang)向垂直(zhi)的方向(xiang)上産生(sheng)與流量(liang)💃成比例(li)的感應(ying)電勢🧑🏽🤝🧑🏻,電(dian)動勢的(de)方向按(an)“弗來明(ming)右手規(gui)則”，其感(gan)應電勢(shi)E爲㊙️:E==KBVD式中(zhong):E-感應電(dian)動勢(與(yu)流速成(cheng)正比);K一(yi)比例常(chang)數;。B_磁場(chang)強度(線(xian)圈電感(gan));V_測量管(guan)内介質(zhi)的平均(jun)流速;4D--電(dian)極間距(ju)(測量管(guan)的内徑(jing))。
測量流(liu)量時，其(qi)感應電(dian)勢通過(guo)二個與(yu)介質直(zhi)接接觸(chu)的測量(liang)電極檢(jian)測出來(lai),并通過(guo)電纜送(song)至轉換(huan)器進行(hang)智能化(hua)處理,然(ran)🏒後在+LCD.上(shang)顯示或(huo)轉換成(cheng)标準信(xin)号4~20mA和0~1kHz輸(shu)😍出。
表(biao)一氯堿(jian)燒堿工(gong)序中常(chang)用電極(ji)材料介(jie)紹
| 材料(liao) |
代号 |
耐(nai)腐蝕性(xing)及具體(ti)使用範(fan)圍 |
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不鏽(xiu)鋼316L |
V |
用于(yu)工業用(yong)水、生活(huo)用水、污(wu)水等弱(ruo)腐蝕性(xing)的介質(zhi)🧑🏽🤝🧑🏻及中性(xing)溶液和(he)碳酸、醋(cu)酸等弱(ruo)酸。目前(qian)，在氯堿(jian)中主要(yao)應用于(yu)❗循環水(shui)、生❗産水(shui)、弱酸性(xing)的廢水(shui)、小于30℃的(de)低濃度(du)燒堿溶(rong)液流量(liang)的測量(liang)。 |
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哈氏合(he)金C |
Hc |
耐氧(yang)化性酸(suan)，如硝酸(suan)、鉻酸與(yu)硫酸的(de)混合物(wu)，也耐氧(yang)👣化性的(de)鹽類♉，對(dui)海水、堿(jian)溶液、氯(lü)化物溶(rong)液有良(liang)好的🔞耐(nai)腐蝕性(xing)。目前，在(zai)氯堿中(zhong)主要應(ying)用于40～90℃的(de)30%～50%燒堿溶(rong)液流量(liang)的測量(liang)。 |
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钛 |
Ti |
耐海(hai)水、各種(zhong)氯化物(wu)和次氯(lü)酸鹽及(ji)多種氫(qing)氧化物(wu)的腐蝕(shi)。目前，在(zai)氯堿中(zhong)主要應(ying)用于鹽(yan)水、次氯(lü)酸鈉流(liu)量的測(ce)量。 |
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钽 |
Ta |
除(chu)了氫氟(fu)酸、燒堿(jian)以外，幾(ji)乎能耐(nai)一切化(hua)學介質(zhi)的腐蝕(shi)。目前，在(zai)氯堿中(zhong)主要應(ying)用于鹽(yan)水、次氯(lü)酸鈉、鹽(yan)🧡酸、硫🍓酸(suan)流量的(de)測量。 |
電(dian)磁流量(liang)計能夠(gou)測量較(jiao)寬流量(liang)(流速)範(fan)圍的流(liu)體，通🥵常(chang)🤞爲流速(su)0.3～10.0m/s；流量計(ji)的口徑(jing)一般等(deng)于工藝(yi)管道口(kou)徑，亦可(ke)小于或(huo)大于工(gong)藝管道(dao)口徑。流(liu)量計口(kou)徑的🏃🏻♂️确(que)定主要(yao)是根據(ju)工藝上(shang)的體積(ji)流量，結(jie)合工藝(yi)管道的(de)尺寸，兼(jian)顧測量(liang)準确性(xing)、經濟性(xing)和耐用(yong)性方面(mian)⭐考慮，選(xuan)擇合适(shi)的流量(liang)計口徑(jing)，使通過(guo)📧傳感器(qi)的流體(ti)平均流(liu)速在合(he)适的範(fan)圍内，推(tui)薦使用(yong)的流速(su)範圍一(yi)般爲1.0～5.0m/s。在(zai)這個❗範(fan)圍内，流(liu)量計測(ce)📐量精度(du)高、線性(xing)好、壓損(sun)小，介質(zhi)對流🏃🏻量(liang)計襯裏(li)和電極(ji)的磨損(sun)也相對(dui)較小些(xie)。此外，對(dui)于含有(you)固體懸(xuan)浮顆粒(li)的流體(ti)介質，推(tui)薦使用(yong)的流速(su)範圍爲(wei)1.0～3.0m/s，這樣有(you)助于避(bi)免流速(su)過高造(zao)成固體(ti)懸浮顆(ke)粒對流(liu)量計襯(chen)裏和電(dian)極的過(guo)快磨損(sun)，延長使(shi)用壽命(ming)✂️，如鹽泥(ni)流量；而(er)對于易(yi)結晶、黏(nian)度稍大(da)或有沉(chen)積物的(de)流體介(jie)質，可适(shi)當地提(ti)💚高流速(su)，推薦使(shi)用的流(liu)速範圍(wei)爲流速(su)、流量與(yu)口徑三(san)者關系(xi)如下式(shi)：V=354Q/D2
式中：V—————流(liu)速，m/s；Q—————流量(liang)，m3/h；D—————口徑，mm。
例(li)如，在燒(shao)堿電解(jie)工序中(zhong)，進電解(jie)槽的鹽(yan)水流量(liang)計量程(cheng)爲0~50m3/h,工藝(yi)管道口(kou)徑爲DN100;當(dang)電磁流(liu)量計的(de)口徑分(fen)别選🔞擇(ze)DN100和DN80時，根(gen)據上🌈述(shu)公式計(ji)算,鹽水(shui)的流速(su)分别爲(wei)1.77m/s和2.76m/s;計☔算(suan)結果均(jun)在推薦(jian)使用🔴的(de)流速範(fan)圍，但從(cong)經☎️濟性(xing)方面考(kao)慮，選擇(ze)DN80口徑的(de)流量計(ji)要比選(xuan)擇DN100口徑(jing)的流量(liang)計可節(jie)約1/4~1/5的投(tou)資成本(ben)，此時，應(ying)該選用(yong)DN80口徑的(de)流量計(ji)。小
.四、流(liu)量計測(ce)量電極(ji)、襯裏材(cai)料的選(xuan)型及應(ying)用。
1、測量(liang)電極材(cai)料的選(xuan)型及應(ying)用s
電磁(ci)流量計(ji)的測量(liang)電極是(shi)與工藝(yi);)質直接(jie)接觸的(de)唯一金(jin)🌂屬材料(liao)，其作用(yong)是與導(dao)線連接(jie)将測量(liang)管中産(chan)生🙇🏻的微(wei)💞弱感應(ying)電動勢(shi)傳輸到(dao)轉換器(qi)中的檢(jian)測單元(yuan)。由于電(dian)磁流量(liang)計的電(dian)極部分(fen)處✨于工(gong)作磁場(chang)中，爲防(fang)止磁力(li)線在電(dian)極上集(ji)♉中，電極(ji)材料必(bi)須使用(yong)非導磁(ci)的金屬(shu)材料;并(bing)❓根據工(gong)況介質(zhi)對金屬(shu)材料的(de)腐蝕速(su)率🐇(mm/a,即每(mei)年被腐(fu)蝕掉的(de)金屬厚(hou)度)來确(que)定不同(tong)的工況(kuang)介質選(xuan)擇不同(tong)的金🔴屬(shu)材料。下(xia)面通過(guo)圖表一(yi)的方式(shi)介紹在(zai)氯堿燒(shao)堿工序(xu)中常用(yong)的幾種(zhong)電極材(cai)料及其(qi)使用範(fan)圍。
表二(er)：常見襯(chen)裏材料(liao)的主要(yao)性能及(ji)适用範(fan)圍
| 材料(liao) |
主要性(xing)能 |
适用(yong)範圍 |
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聚(ju)四氟乙(yi)烯 |
是化(hua)學性能(neng)最穩定(ding)的一種(zhong)塑料，能(neng)耐沸騰(teng)的鹽酸(suan)、硫酸、硝(xiao)酸和王(wang)水，也能(neng)耐濃堿(jian)；耐磨性(xing)強、粘結(jie)性能差(cha)。 |
-40℃～+180℃；濃酸、堿(jian)等強腐(fu)蝕性介(jie)質液及(ji)衛生類(lei)介質。不(bu)能用于(yu)💛負壓。 |
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（PTFE或(huo)F4） |
同PTFE；耐磨(mo)性、抗負(fu)壓能力(li)高于PTFE |
＜120℃；濃(nong)酸、堿等(deng)強腐蝕(shi)性介質(zhi)液，能用(yong)于較高(gao)負壓。 |
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聚(ju)全氟乙(yi)丙烯（F46或(huo)FEP） |
其兼具(ju)PTFE和F46的性(xing)能優點(dian) |
-40℃～+180℃；濃酸、堿(jian)等強腐(fu)蝕性介(jie)質液，能(neng)耐較高(gao)負壓。 |
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聚(ju)全氟化(hua)烷氧基(ji)(PFA) |
耐磨耗(hao)性優越(yue)，爲天然(ran)橡膠的(de)10倍，耐腐(fu)蝕性差(cha) |
＜60℃；适用于(yu)含有泥(ni)沙、石礫(li)等固體(ti)顆粒的(de)漿液；耐(nai)腐蝕性(xing)差， |
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聚氨(an)酯橡膠(jiao)(PU) |
隻能(neng)用于弱(ruo)酸弱堿(jian)等液體(ti)。 |
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＜80℃；适用(yong)于水、污(wu)水、弱磨(mo)損性的(de)泥漿礦(kuang)漿。 |
2、測量(liang)管襯裏(li)材料的(de)選型及(ji)應用。
電(dian)磁流量(liang)計正常(chang)工作的(de)基本條(tiao)件之一(yi)，是測量(liang)管内壁(bi)除電極(ji)處外，其(qi)它地方(fang)的法向(xiang)電流爲(wei)零。爲滿(man)足這一(yi)條🆚件，最(zui)簡單的(de)方法是(shi)将導電(dian)的金屬(shu)測量管(guan)内壁和(he)法蘭端(duan)面襯以(yi)絕緣襯(chen)裏。通俗(su)地講,用(yong)絕緣襯(chen)裏的🐪目(mu)的是防(fang)❤️止感應(ying)信✂️号電(dian)壓被金(jin)屬管短(duan)路，可見(jian)絕緣襯(chen)裏在電(dian)磁流量(liang)計應用(yong)中的作(zuo)用十分(fen)重要。由(you)于被測(ce)導電介(jie)質的🙇♀️流(liu)體種類(lei)繁多，它(ta)們的物(wu)理化學(xue)特性也(ye)不盡相(xiang)同，不可(ke)能用一(yi)種絕緣(yuan)材🥰料的(de)襯裏來(lai)滿足所(suo)有應用(yong)電磁流(liu)量計的(de)測量流(liu)體介質(zhi)的物理(li)化學特(te)性要求(qiu);因此，在(zai)襯裏材(cai)料的選(xuan)型.上，應(ying)重點考(kao)慮測量(liang)介質對(dui)襯裏的(de)耐溫度(du)💋、熱沖擊(ji)、高壓、負(fu)壓、磨損(sun)、腐🍓蝕、粘(zhan)結、附着(zhe)等方面(mian)的要求(qiu)。下😄面通(tong)過圖表(biao)二的方(fang)🏃♂️式介⚽紹(shao)常見的(de)電磁流(liu)量計測(ce)量管襯(chen)裏材料(liao)的主要(yao)性能特(te)點👨❤️👨及适(shi)用範圍(wei)♋。
五、氯堿(jian)燒堿工(gong)序中接(jie)地環和(he)接地電(dian)極的選(xuan)型及🐆應(ying)🏒用。
1、接地(di)環和接(jie)地電極(ji)的作用(yong)。
電磁流(liu)量計在(zai)工作過(guo)程中檢(jian)測到的(de)流量信(xin)号電勢(shi)極小，通(tong)常隻有(you)幾個毫(hao)伏的電(dian)勢信号(hao):而導電(dian)流體在(zai)任何管(guan)道(絕緣(yuan)或非絕(jue)緣)中流(liu)動時也(ye)會産生(sheng)電勢，這(zhe)個電勢(shi)不是流(liu)量信号(hao)本身，它(ta)✊是“幹擾(rao)信号”;尤(you)其是在(zai)導電性(xing)能優良(liang)的流體(ti)中，如鹽(yan)水、酸堿(jian)溶液等(deng)，其流動(dong)🌈過程.中(zhong)産生的(de)幹擾信(xin)号大小(xiao)甚至會(hui)♈超過流(liu)量信号(hao)本身。這(zhe)個“幹擾(rao)信号在(zai)流經電(dian)磁流量(liang)計測量(liang)管時會(hui)蠱加在(zai)流量信(xin)号電勢(shi)上，從而(er)造成轉(zhuan)換器測(ce)量到的(de)流量信(xin)号失真(zhen)。由于電(dian)磁流量(liang)計轉換(huan)器的輸(shu)入放大(da)器通常(chang)爲差動(dong)輸入設(she)計，那麽(me)，其中一(yi)個“等電(dian)位的公(gong)共參考(kao)地”是必(bi)需的，這(zhe)個“公共(gong)參考地(di)”是測量(liang)的基🐉礎(chu)🐉。對于電(dian)磁流量(liang)計的測(ce)量原理(li)來說，接(jie)地環與(yu)接👉地電(dian)極是流(liu)量計接(jie)地的兩(liang)種形式(shi)🧑🏾🤝🧑🏼，其作用(yong)是一樣(yang)的，即通(tong)過接地(di)環或接(jie)地電極(ji)與測量(liang)介質直(zhi)接接觸(chu)、經表殼(ke)與轉換(huan)器的輸(shu)入放大(da)器的“工(gong)作地"相(xiang)連，使得(de)放大器(qi)的“工作(zuo)地”與信(xin)号源的(de)“地🙇🏻”連接(jie)在一起(qi)🐆，共同形(xing)成一個(ge)等電位(wei)的公共(gong)參考地(di)”;以此消(xiao)除“幹擾(rao)信号”對(dui)流量測(ce)🛀🏻量的影(ying)響，确保(bao)測量結(jie)果的準(zhun)确性。。
2、接(jie)地環和(he)接地電(dian)極的選(xuan)型與應(ying)用。
2.1材料(liao)的選型(xing)+
接地環(huan)或接地(di)電極的(de)材料選(xuan)擇，原則(ze)上應選(xuan)擇與❗測(ce)量♈電📱極(ji)🛀🏻相同材(cai)料。在選(xuan)擇接地(di)環形式(shi)接地時(shi)，從節約(yue)📐投資🥵成(cheng)本考慮(lü)，接地環(huan)的材料(liao)亦可選(xuan)擇價格(ge)相對較(jiao)低、耐腐(fu)蝕性稍(shao)弱的材(cai)料;如在(zai)測量鹽(yan)水流❗量(liang)中，電磁(ci)流量計(ji)測量電(dian)極的材(cai)料應選(xuan)擇钽材(cai)Ta,但😄接地(di)環可以(yi)🐇選擇價(jia)格相對(dui)便宜的(de)钛材Ti。需(xu)要特别(bie)說明的(de)是,在選(xuan)擇不可(ke)維修更(geng)換的接(jie)地電極(ji)形式接(jie)地時，降(jiang)低接地(di)電極材(cai)料的耐(nai)腐蝕性(xing)會降低(di)流量計(ji)測量管(guan)的整體(ti)使用壽(shou)命。。
2.2接地(di)形式的(de)選型及(ji)應用。
作(zuo)爲電磁(ci)流量計(ji)接地的(de)兩種不(bu)同形式(shi)，接地環(huan)和🌈接地(di)電極都(dou)可以實(shi)現等電(dian)位的“公(gong)共參考(kao)地”、消除(chu)幹擾的(de)目的，但(dan)兩種接(jie)地形式(shi)在使用(yong)過程中(zhong)又有其(qi)各自的(de)優缺點(dian)。選用🤞接(jie)地環💛形(xing)式可㊙️以(yi)保護襯(chen)裏的翻(fan)邊不受(shou)損傷，但(dan)比較耗(hao)材♊，尤其(qi)是在🛀🏻測(ce)量鹽水(shui)🏒、鹽酸、高(gao)溫燒堿(jian)等強腐(fu)蝕性介(jie)質時，對(dui)材質的(de)要求💔很(hen)高，多爲(wei)-些如Ta、Ti、Hc-276等(deng)貴金屬(shu)，使用接(jie)地環形(xing)式接地(di)"會大大(da)增加投(tou)資成✊本(ben)。
生産實(shi)踐中，在(zai)介質輸(shu)送管道(dao)爲導電(dian)的金屬(shu)管道、且(qie)🐪流量計(ji)襯裏不(bu)需要特(te)别保護(hu)的情況(kuang)，可在靠(kao)近電磁(ci)流量計(ji)本🈚體兩(liang)側的⚽金(jin)屬管道(dao)或與管(guan)道焊接(jie)的配對(dui)法蘭上(shang)焊接“接(jie)地支耳(er)”，以此實(shi)現可靠(kao)接地。相(xiang)反，選用(yong)接地電(dian)極形式(shi)比較省(sheng)材，投資(zi)成本相(xiang)對較低(di)，尤其是(shi)🔞在氯堿(jian)燒堿🈲工(gong)序中，多(duo)數強腐(fu)蝕性介(jie)質的輸(shu)送管道(dao)爲非導(dao)電性的(de)🧑🏽🤝🧑🏻襯塑管(guan)或絕緣(yuan)🌈塑料管(guan)，不可能(neng)⛱️通過焊(han)接“接地(di)支耳"的(de)方式實(shi)現可靠(kao)接地，而(er)隻能選(xuan)擇接地(di)環或接(jie)地電極(ji)的形式(shi)接地，在(zai)此情形(xing)下，一般(ban)應選用(yong)接地電(dian)極的形(xing)式接地(di);但由👅于(yu)接地電(dian)極一般(ban)都安裝(zhuang)固定在(zai)電磁流(liu)量計測(ce)量管的(de)最低點(dian)，在輸送(song)管道容(rong)易結垢(gou)的工況(kuang)條件下(xia)，接地電(dian)極會因(yin)結垢被(bei)覆蓋而(er)失去“接(jie)地”的作(zuo)用，特别(bie)是流量(liang)計水平(ping)安裝時(shi)，選用接(jie)地電極(ji)應予以(yi)慎重考(kao)慮。鑒于(yu)電📱解鹽(yan)水工藝(yi)的特殊(shu)性，二次(ci)鹽水精(jing)制中的(de)電磁流(liu)量計，特(te)别是最(zui)靠近電(dian)解槽的(de)電磁流(liu)量計,如(ru)進🍉電解(jie)槽的鹽(yan)⚽水、燒堿(jian)和鹽酸(suan)流量計(ji)，不得選(xuan)用接地(di)電極形(xing)式接地(di)。這㊙️是因(yin)爲，電解(jie)槽中的(de)電解質(zhi)通常有(you)3000~14700A的直流(liu)電流，通(tong)過導電(dian)的液體(ti)介質容(rong)易發生(sheng)☁️漏電現(xian)象，“漏電(dian)”到達流(liu)量計測(ce)量管時(shi)，會流經(jing)接地電(dian)極對地(di)放電,使(shi)得金屬(shu)制作的(de)接地電(dian)🥵極發生(sheng)電化學(xue)反應，從(cong)而電化(hua)學腐蝕(shi)接地電(dian)極，造✊成(cheng)接地電(dian)極損壞(huai)，緻使電(dian)✂️磁流量(liang)計無法(fa)正常工(gong)作。。
六、結(jie)論。
綜上(shang)所述，盡(jin)管氯堿(jian)燒堿生(sheng)産過程(cheng)中的工(gong)況條件(jian)較爲複(fu)雜，給電(dian)磁流量(liang)計的選(xuan)型和應(ying)用帶來(lai)了諸多(duo)困🔞難;盡(jin)管如此(ci)，由于在(zai)儀表選(xuan)型時很(hen)好地了(le)解了工(gong)況條件(jian)并⭐結合(he)了現場(chang)的實際(ji)情況，以(yi)及在運(yun)行期間(jian)的🙇🏻精心(xin)操作與(yu)維護，目(mu)前，燒堿(jian)工序中(zhong)在線使(shi)用的近(jin)50台電磁(ci)流量計(ji)運行狀(zhuang)況良好(hao)，損壞率(lü)不超過(guo)1台/年，确(que)保了燒(shao)堿生産(chan)安全穩(wen)定運行(hang);并⛷️持續(xu)改進，盡(jin)量降低(di)投資成(cheng)本。
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