摘要:電磁流量(liang)計
的工作原理(li)、結構及相關特(tè)性,電磁流量計(ji)在濃硝酸🐇項目(mù)中✨的應用及選(xuan)型時注意事項(xiàng)。
随着石油化工(gong)裝置中工藝與(yǔ)設備越來越複(fú)雜，對流體🌈檢💰測(ce)的🏒可靠性要求(qiú)也越來越高。特(te)别對腐蝕性流(liu)🌐體、髒污流體、高(gao)粘性🙇🏻流體、多相(xiàng)流體、特大流量(liàng)、微小流量等測(ce)📧量成爲重點關(guan)📱注問題。電磁流(liú)量計是自差壓(ya)、浮子及容🐕積式(shi)之後用量最大(dà)的儀表,能測量(liàng)常規流量儀表(biǎo)無法測量的腐(fu)蝕性流體、多相(xiàng)流體等介質。
1電(dian)磁流量計工作(zuò)原理
電磁流量(liang)計是-種測量導(dao)電液體體積流(liu)量的儀表☀️。其工(gong)作原理是基于(yú)法拉第電磁感(gǎn)應定律,感應電(dian)勢與流速之間(jiān)的關系式爲:.
E=kBDv(1)
式(shi)中:
E爲感應電勢(shi),V;
k爲系數;
B爲交變(biàn)矩形波磁感應(yīng)強度,T;
D爲傳感器(qi)通道(測量管)的(de)内徑,m;
爲流體在(zai)通道内的平均(jun1)流速,m/s。
設液體體(ti)積流量爲:
由式(shì)(1)可知，感應電勢(shì)與流體的平均(jun)流速成正比關(guān)系。流體💘所感應(ying)的電勢由兩隻(zhi)與液體接觸的(de)電極檢出♌,并傳(chuan)送至轉換器，由(you)💰轉換器完成信(xìn)号放大,并轉換(huan)成标準的輸出(chu)信号輸送🈲至顯(xian)示器和累計單(dān)🧑🏽🤝🧑🏻元。
2電磁流量計(ji)結構與分類
(1)電(dian)磁流量計由流(liu)量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部.分(fèn)組成。傳📱感器👈中(zhong)的測量管上下(xià)裝有激磁線圈(quan)，通激磁電流後(hou)産👅生磁場穿🌈過(guò)測量管,-對電極(ji)裝在測量管内(nei)壁與液體相接(jiē)觸，引出感應電(dian)勢,送到轉換器(qi),轉換成與體積(jī)流量成正比的(de)電壓信号。
(2)市場(chǎng)上通用型産品(pin)和特殊型儀表(biǎo)可以從不同角(jiao)度分類:
1)按激磁(ci)電流方式分類(lei):直流激磁、交流(liú)(工頻或其他頻(pin)率)激磁💃、低💋頻矩(ju)形波激磁和雙(shuang)頻矩形波激磁(ci);
2)按輸出信号連(lián)線和激磁(或電(dian)源)連線的制式(shi)分類:四線制和(hé)🧡二👉線制;
3)按轉換(huàn)器與傳感器組(zǔ)裝方式分類:分(fèn)離型和一體型(xing);
4)按流量傳感器(qì)與管道連接方(fāng)法分類:法蘭連(lián)接、法💁蘭夾🌈裝🏃♀️連(lián)接、衛生型連接(jiē)和螺紋連接;
5)按(àn)流量傳感器電(dian)極是否與被測(cè)液體接觸分類(lèi):接觸型和非接(jiē)觸型;按流量傳(chuán)感器結構分類(lèi):短管型和插入(rù)型;
6)按用途分類(lèi):通用型、防爆型(xing)、衛生型、防侵水(shuǐ)型、潛水👨❤️👨型和插(chā)入型等。
3電磁流(liu)量計的特點
3.1電(diàn)磁流量計的優(you)點
(1)電磁流量計(jì)的變送器結構(gòu)簡單,沒有可動(dong)部件,測量通道(dào)是一段無阻流(liú)檢測件的光滑(hua)直管。所以當流(liú)體通過時不會(hui)引起任🐪何附加(jia)的壓力損失,同(tong)時它不會引起(qǐ)諸如磨損,堵塞(sāi)等問題。特♋别适(shì)用于測量帶有(yǒu)固體顆粒的礦(kuàng)漿、污水✉️等液固(gu)兩相流體及各(gè)種粘性較大的(de)漿液等☂️。
(2)易于選(xuǎn)擇與流體接觸(chù)件的材料品種(zhong),可應用于腐蝕(shi)🐇性流體。由于它(tā)結構上無運動(dong)部件,故可通過(guò)附上耐腐蝕絕(jué)緣襯裏和選✂️擇(ze)耐腐材料制成(cheng)電極,起到很好(hǎo)的耐腐⛹🏻♀️蝕性能(néng)，使之可用于各(ge)種腐蝕性介質(zhi)的測量。
(3)電磁流(liú)量計不産生因(yīn)檢測流量所形(xing)成的壓力損失(shi)，儀表的阻力僅(jin)是同一長度管(guan)道的沿程阻力(lì)，節能效🏒果顯著(zhe),對于要求低阻(zǔ)力損失的大管(guǎn)徑供水管道最(zuì)爲适合🧡。
(4)電磁流(liú)量計是一種體(ti)積流量測量儀(yí)表，在測量過程(chéng)中,它不受被測(ce)介質的溫度、粘(zhan)度、密度以及電(diàn)導率(隻要在某(mou)阈值以上的一(yi)定範圍内)的影(yǐng)響。因.此，電磁流(liu)量計隻需經水(shui)标定以後，就可(kě)用來測量其它(ta)導電性液體的(de)流量,而不需要(yao)附加溫💃🏻度壓力(lì)補償等其它修(xiu)正。
(5)與其他大部(bù)分流量儀表相(xiang)比，前置直管段(duàn)要求較低;
(6)電磁(ci)流量計測量範(fan)圍度大，通常爲(wei)20:1~50:1,可選流量範圍(wei)寬😄;滿度值液體(tǐ)流速可在0.5~10m/s内選(xuan)定。有些型号儀(yí)表可在現場根(gen)據需要擴大和(hé)縮小流量(例如(ru)設有4位數電位(wei)器設定儀表常(cháng)數)不必取㊙️下作(zuo)離線實流标定(ding)🏃♀️。
(7)電磁流量計的(de)量程範圍極寬(kuān),同一台電磁流(liu)量計👨❤️👨的量程比(bǐ)可🎯達1:100。此外，電磁(cí)流量計隻與被(bèi)測介質的🐅平均(jun)流速成正比，而(ér)與軸對稱分布(bu)下的流動狀态(tài)(層流或紊流)無(wú)關。
(8)電磁流量計(ji)的口徑範圍比(bi)其他品種流量(liàng)儀表寬,從幾mm到(dao)3m,可測正反雙向(xiàng)流量和脈動流(liu)量。隻要脈動頻(pín)率低于激磁頻(pin)率🈲很多,儀表輸(shū)出本質上是線(xian)性的。
(9)電磁流量(liang)計無機械慣性(xìng),反應靈敏,可測(cè)量瞬時脈動流(liu)量，而且線性好(hao)。因此,可将測置(zhì)信号直接用轉(zhuan)換器線性地轉(zhuan)換成👨❤️👨标準信号(hào)輸出,可就地指(zhǐ)示，也可遠距離(lí)傳送。
3.2電磁流量(liàng)計不足之處.
主(zhǔ)要包括如下幾(ji)點:
(1)電磁流量計(ji)不能用于測量(liàng)氣體、蒸氣以及(ji)含有大量氣♌體(tǐ)🌈較多和較大氣(qì)泡的液體。
(2)電磁(ci)流量計目前還(hái)不能用來測量(liàng)電導率很低的(de)液體介質，被測(ce)液體介質的電(diàn)導率不能低于(yu)5μs/cm,相當㊙️于蒸餾水(shuǐ)🔞的電導率,對石(shi)油制品或者有(you)機溶劑等還無(wu)能爲力。
(3)由于測(ce)量管絕緣襯裏(li)材料受溫度的(de)限制，目前工業(ye)電磁流量計還(hai)不能測量高溫(wen)高壓流體。有些(xiē)型号儀💔表用于(yu)過低于🔞室溫的(de)液體，因測量管(guǎn)外凝露(或霜)而(er)破壞絕緣。
(4)電磁(ci)流量計受流速(sù)分布影響,在軸(zhóu)對稱分布的條(tiao)件下，流🏃🏻量信号(hào)與平均流速成(cheng)正比。所以，電磁(cí)流量🤟計前後也(yě)必須有一-定長(zhǎng)度的前後直管(guan)段。
(5)電磁流量計(jì)易受外界電磁(ci)幹擾的影響。
4電(diàn)磁流量計選型(xíng)中注意事項
(1)根(gēn)據測量介質的(de)特性、工況條件(jiàn)。選擇合适.的襯(chèn)裏材📱質♍，應考慮(lǜ)介質的腐蝕性(xing)、摩擦性及操作(zuò)工況的🌂溫度🏃♂️壓(ya)力🥰等。
(2)選擇合适(shi)的電極材質，避(bì)免材質與被測(ce)介質.不匹配而(er)發生電極表面(mian)化學反應形成(cheng)鈍化膜、形成極(jí)化現象産生電(diàn)勢或形成🚶觸媒(mei)作用生成酸霧(wù)等。
4電磁流量計(ji)選型中注意事(shi)項
(1)根據測量介(jie)質的特性、工況(kuàng)條件。選擇合适(shì)的襯裏材✔️質,應(yīng)考慮介質的腐(fǔ)蝕性、摩擦性及(jí)操作工況的溫(wēn)度壓力等。
(2)選擇(zé)合适的電極材(cai)質,避免材質與(yu)被測介質不匹(pi)配而發生電極(jí)表面化學反應(yīng)形成鈍化膜、形(xíng)成極化現象産(chǎn)生電❓勢或形成(cheng)觸媒作用生成(chéng)酸霧等。
(3)必須注(zhù)意接地問題，其(qí)中有接地帶、接(jiē)地環、接地電極(jí)和襯裏保護器(qì)，都必須要合理(li)接地。爲了使測(ce)量準确和電極(jí)不會發生電✌️流(liu)腐蝕，電磁流量(liàng)傳感器🌈必須單(dan)獨接地，并使傳(chuan)感器和流體大(da)約處于相同♋電(diàn)位，分離型電磁(ci)流量計,原則上(shàng)接地應在傳感(gan)器🏒側，轉換器接(jie)地應在同一接(jie)地點。
通常傳感(gan)器的内裝參比(bi)電極或金屬管(guan)能确保所許的(de)電😘位平衡。因此(ci),可通過内裝的(de)參比電極和金(jīn)屬管将管中流(liú)體接✉️地，将💔傳感(gǎn)器的接地片與(yu)接地線相連。如(rú)果傳🔞感器安裝(zhuang)于帶⭐陰極腐蝕(shi)保護管道上，除(chu)了傳感器和接(jie)地環一起接地(dì)外,還要用粗銅(tóng)㊙️線繞過傳感器(qì)跨接在管道的(de)兩法蘭.上,使陰(yīn)極保護電流與(yu)傳感器之間隔(gé)離。
對于金屬非(fēi)接地管道,應用(yong)粗銅線連接,保(bao)證法蘭至法蘭(lán)和法蘭到傳感(gan)器是連通的;對(dui)于非導電的塑(su)料管或襯裏管(guǎn),如果沒💃有參比(bi)電極或由于電(diàn)位平衡電流的(de)存在，需将流體(tǐ)通過接地環接(jie)地。
(4)保證被測介(jiè)質導電率必須(xū)大于電磁流量(liàng)計所要求🈲的最(zuì)🆚小導電率。但實(shí)際情況有時很(hen)不理想，一些低(di)度蒸餾水和去(qu)離🌈子水随然導(dao)電率大于5μS/cm,但出(chū)現輸出晃動，因(yīn)此建議穩定測(ce)量的導電率下(xià)限值要高1~2個數(shu)量❤️級。
(5)流體必須(xū)要充滿管道(非(fei)滿管型例外)，水(shui).平安裝時💋電極(jí)中心軸♈線應略(lue)低于管道中心(xīn)線。若是垂直安(ān)裝，最好是流向(xiang)👄要自下而上;若(ruo)流向必須要從(cong)上向🔞下，一定要(yao)有背壓，保證流(liu)體能充滿管。測(cè)兩相流時推薦(jiàn)垂直安裝，防止(zhǐ)水平安裝時下(xià)半部局部磨損(sǔn)嚴重，低流速時(shí)固相沉澱等缺(quē)點。
(6)電磁流量計(jì)的精度和被測(cè)介質的流速和(hé)測量範圍有直(zhi)接的關系。
(7)設計(ji)時，--定要考慮周(zhōu)邊是否有大電(dian)機或是大變壓(yā)器等,以💰免引起(qi)電磁幹擾。
(8)應用(yòng)在混合相流體(ti)時，選擇不會引(yin)起相分離的場(chang)所。測量雙組㊙️分(fèn)液體時,避免裝(zhuang)在混合尚未均(jun1)勻的下遊;測量(liàng)化學🙇♀️反應🚶♀️管道(dào)時，要裝在反應(yīng)充分完成段的(de)下遊，避免導電(dian)率不均勻。
(9)盡可(ke)能避免測量管(guan)内變成負壓，以(yi)防氟塑料.襯裏(lǐ)的傳感器脫落(luò)。
(10)避免振動過大(da)的場合,尤其是(shì)一體化電磁.流(liú)量計🐉。
(11)有可能結(jie)晶液體，電磁流(liu)量計要慎用。因(yīn)爲電磁流量計(ji)的測量⛷️管難以(yi)實施保溫伴熱(rè)，測量管上因降(jiàng)溫而結成🤩一層(céng)固體，導緻信号(hào)源内阻變得很(hěn)大,儀表示值失(shī)常。
(11)有可能結晶(jīng)液體，電磁流量(liang)計要慎用。因爲(wei).電磁流量計的(de)測量管難以實(shi)施保溫伴熱，測(ce)量管.上因降⁉️溫(wen)而結成一層固(gu)體，導緻信号源(yuan)内阻變得很大(da),儀📱表示值失常(chang)。
(12)一般功耗大的(de)情況下最好應(yīng)用220VAC交流勵磁的(de)型号，這樣就可(ke)以‼️避免現場不(bú)可見因素的幹(gàn)擾。
(13)盡管電磁流(liu)量計要求的直(zhi)管段長度相對(duì)于其他流量🌈計(jì)來說很短，但是(shì)在設計過程中(zhong)還應該充分☂️考(kǎo)慮這個問題，不(bú)要在傳感器上(shàng)遊的近處裝有(yǒu)截🌏止閥。
5電磁流(liu)量計在某濃硝(xiao)酸項目中的應(yīng)用
某化肥廠濃(nong)硝酸項目的吸(xī)收合成部分爲(wèi)整個裝置的核(he)心部分，其硝酸(suan)介質的流量檢(jian)測也爲整個項(xiang)目的關鍵部分(fèn),要求測量準确(què)且精度達到0.25%。由(yóu)于測量介🙇♀️質硝(xiao)酸具有強腐蝕(shí)性,綜合地考慮(lü)測量的安全、準(zhun)确和經濟性,選(xuan)用電磁流量計(jì)來進行流量檢(jiǎn)測，下面對應用(yong)過程中幾點關(guan)鍵問題進行闡(chǎn)述👉。
此項目介質(zhi)爲硝酸，具有強(qiang)腐蝕性，但溫度(du)最高爲🔞110'℃,所以選(xuǎn)擇襯PTFE。
5.2特殊介質(zhì)的滲透問題
(1)水(shui)的滲透
水的滲(shèn)透包含了黑液(ye)滲透、酸溶液、堿(jiǎn)溶液滲透。其💔中(zhōng)黑液的🔞主要組(zu)成分NaOH、NaHS、NaCl、木質素纖(xian)維素高溫鹽液(ye)等;酸堿溶液🌍包(bāo)含濃硝💋酸、氫氟(fu)酸、氫氧化鈉。
(2)非(fēi)水的滲透
非水(shui)滲透主要爲CIO2。
一(yī)般情況，PTFE/PFA是不易(yi)被水沾濕，但是(shì)在含鹽濃度高(gao)時，PTFE/PFA便具有親水(shuǐ)性了，含鹽濃度(dù)越高、壓力高、溫(wen)度高時，滲透速(su)度🔞加倍。滲透☂️模(mó)式以水分子以(yi)水蒸氣形式吸(xī)附、水分子在襯(chen)裏内擴散、水✏️分(fen)子從襯裏擴散(sàn)到襯裏與管壁(bì)之間(水✔️不吸附(fù)在襯裏背面🈲，最(zui)終凝結成水滴(di))3種形式，-旦通路(lu)形成，滲透急劇(jù)加速,造成傳感(gan)器故障。
此項目(mù)爲第--種情況即(jí)水的滲透,爲防(fang)止此現場.發生(sheng)，首先增加襯裏(li)厚度延長滲透(tou)時間，然後選用(yòng)淚孔形式，在🏃🏻♂️管(guan)壁上開小孔✍️,提(ti)供釋放通路,這(zhe)樣滲透👈.的介質(zhì)⭐不會積🔞存在襯(chèn)裏與管道間，也(yě)就不會産生氣(qi)泡。
5.3電極材質選(xuǎn)擇問題
适當的(de)電極選擇和設(shè)計減少結垢，增(zeng)加過程穩定性(xìng)，降低維護成本(ben)。對于不産生結(jie)晶、結疤、不沾污(wū)電極的♌介質，可(kě)用标準電極;否(fou)則用刮刀式清(qīng)垢電極或有清(qīng)洗連接裝置的(de)電極。對🆚于測污(wu)場合,還可以選(xuan)用可換式電極(jí)。設計時候要考(kao)慮能否🌏加旁路(lù)管或便于清洗(xǐ)的連接和預置(zhì)入孔，用來清除(chú)電極污垢和測(cè)量管内壁。電極(ji)形狀可以設計(ji)成紐扣式和子(zǐ)彈頭式的，當磨(mo)損成爲主要因(yin)素的時候選用(yong)紐扣㊙️式的電極(ji)形式,當⛱️覆蓋成(cheng)爲主要因素的(de)時候選用子彈(dàn)頭式的電極形(xing)式。常見電極材(cai)質見表2。此項目(mu)中覆蓋并不是(shi)🌈主要因素,所以(yi)選用紐扣形式(shì)的電極形式。
6結(jie)束語
近幾年無(wú)論在理論分析(xī).上還是在實踐(jiàn)應用上,電磁💰流(liú)量🆚計都♻️有了很(hen)大的改進和發(fa)展，具有很高的(de)✍️可靠性、安全性(xìng)、可用性，加深了(le)解儀表的原理(lǐ)結構及性能，從(cóng)根本上保證儀(yí)表的可靠性,保(bǎo)障系統能更穩(wen)定安🏃🏻♂️全的運行(háng)。
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