摘要(yào):着重介紹(shao)了電磁流(liu)量計 的原(yuán)理、分類、特(tè)點及其安(ān)裝維護,并(bìng)将其在化(hua)工領域的(de)發展做了(le)相應的分(fen)析,同時重(zhong)點探讨了(le)在實際石(shi)油化🔱工工(gōng)程項目中(zhōng)電磁流量(liang)計的典型(xíng)應用案例(li)。以MTO裝置(甲(jiǎ)醇制烯烴(ting)裝置)堿液(yè)、氨液、漿液(ye)管道🍓和共(gong)用工程管(guǎn)道爲工程(cheng)背景💛,爲電(dian)磁流量計(ji)的正确配(pèi)置、選型🔆提(ti)供了可行(háng)的參考方(fang)案。
　　在石油(yóu)化工生産(chǎn)過程中,至(zhi)關重要的(de)環節就是(shì)流體⛹🏻‍♀️流量(liàng)🙇‍♀️參數的檢(jiǎn)測與控制(zhi),關系到整(zheng)個生産過(guò)程的安全(quán)與質量。所(suo)以針對💚流(liu)量測量,如(ru)果能做到(dào)更爲高效(xiao)👅、快速、及時(shí)、正确🔱,就可(ke)以較爲顯(xian)著地提高(gāo)産品的品(pin)質、降低企(qi)業的成本(běn)、提升企業(ye)安全生産(chǎn)和🛀節能環(huán)保的能力(li)。
　　電磁流量(liàng)計傳感器(qì)沒有活動(dòng)部件,具有(yǒu)無阻力,無(wú)壓損的優(yōu)點🏃‍♀️,用于流(liu)量測量,可(kě)以盡可能(néng)減小工藝(yi)管道内的(de)阻力,且測(cè)量範💔圍大(dà),測量精度(dù)高,符合現(xian)代工藝所(suǒ)倡導的綠(lǜ)色、節能、降(jiang)耗的特點(dian),因而電磁(cí)流量計在(zai)石油化工(gōng)行業内得(de)到較爲廣(guang)👨‍❤️‍👨泛的認可(ke),成了業内(nei)用量較大(da)的流👉量儀(yi)表。但是電(dian)磁流量計(ji)也有着自(zi)身㊙️的♈使用(yong)、安裝局限(xiàn),所以以MTO裝(zhuang)置堿液、氨(an)🌈液、漿液管(guǎn)道和共用(yòng)工程管道(dao)爲工程背(bei)景,對電磁(cí)流⚽量計的(de)選型和應(yīng)用進行了(le)探讨。
1測量(liang)原理
　　電磁(cí)流量計的(de)工作原理(li)簡單來講(jiang)就是基于(yú)電磁感應(yīng)定律。工藝(yi)管道中的(de)導電液體(tǐ)流過電磁(cí)流量計的(de)磁感🈲線時(shí),由于🌈導電(diàn)液體切割(gē)磁感線,導(dǎo)電液🔆體中(zhong)會産生感(gan)應電動勢(shì),流量計中(zhōng)的傳感器(qì)會把電動(dòng)勢測出,由(yóu)轉換器轉(zhuan)換計算出(chu)相應的流(liu)量,達到測(ce)量目的。感(gan)應電動勢(shi)的方向、磁(cí)場的方向(xiàng)、導電♻️液體(ti)的流動方(fang)🈚向這三者(zhe)是互♻️相垂(chui)直的,如圖(tú)1所示。
 
　　感應電(dian)動勢U的計(ji)算公式如(rú)下:
U=kBDv
　　式中:U爲(wei)感應電動(dong)勢(V);h爲系數(shù);B爲磁感應(ying)強度(T);D爲測(ce)量管内徑(jìng)(m);υ爲導電液(yè)體在磁場(chǎng)中運動的(de)平均速度(du)(m/s)。
2分類
(1)電磁(cí)流量計按(àn)勵磁方式(shi)進行分類(lèi),有直流、交(jiao)流、矩❄️形.波(bo)勵磁♍等。20世(shì)紀80年代以(yi)後,石油化(hua)工行業比(bǐ)較常用的(de)是低頻矩(jǔ)形波勵磁(cí),它具有功(gōng)耗小，穩定(ding)性高，可抗(kàng)工頻幹擾(rǎo),性價比🌈高(gao)等特點。但(dàn)是未來的(de)電磁流量(liàng)計的發展(zhǎn)方向✏️會是(shì)雙頻㊙️矩形(xíng)波勵🎯磁,這(zhè)種勵磁方(fāng)式橫河公(gong)司已率先(xiān)🐕應用于流(liú)量計,它在(zài)低頻🧡的基(jī)礎上疊加(jia)了高頻矩(jǔ)形波,這種(zhǒng)形式使得(de)流量計的(de)快速響應(ying)性得到了(le)🤟進一步提(ti)升,穩定性(xìng)和精❄️度上(shang)也更優。
(2)按(àn)組裝形式(shi)進行分類(lèi),有分體型(xíng)和一體型(xing)。目前石🙇🏻油(you)💃化工🆚行🧑🏽‍🤝‍🧑🏻業(yè)更爲常用(yong)的是一體(tǐ)型,但是當(dang)現場環境(jìng)比較惡劣(liè)例如井下(xia).有強力振(zhèn)動的管道(dào),或者轉👣換(huàn)器需⁉️要安(an)裝在巡檢(jiǎn)人員更易(yì)接近的場(chǎng)合就更需(xū)要 分體型(xíng)電磁流量(liàng)計 。
(3)按與管(guǎn)道的連接(jiē)方式分類(lei),有法蘭型(xíng)、插人型、夾(jia)持型.等。法(fǎ)蘭連接是(shì)傳統的連(lián)接方式同(tong)時也是石(shí)油化工行(háng)業最爲😘常(chang)用的連接(jiē)方式。但是(shì)在一些管(guan)道相對較(jiao)粗,或者☀️安(ān)裝條件嚴(yán)苛的情況(kuang)💰下,插人式(shi)流量計體(ti)積更小更(geng)有利于維(wei)護則更适(shì)用。
(4)按電極(jí)與被測液(yè)體是否接(jie)觸分類,有(you)接觸型和(hé)非接觸型(xíng)。目前🏃‍♀️石油(yóu)化工行業(yè)常用的還(hai)是接觸型(xíng)的💚電磁流(liu)量計。但是(shì)這種傳🐉統(tong)的電磁流(liu)量計對所(suo)測的液體(tǐ)💃🏻有電導率(lü)的最低要(yào)求，且對一(yi)些黏度較(jiào)大♍，易沉積(jī)的流體測(cè)量🈲較爲困(kun)難,未來需(xū)要打破這(zhè)種局限,非(fēi)接觸型電(dian)磁流量計(jì)将會是發(fā)展趨勢,所(suǒ)以電容式(shì)電磁流量(liàng)計也就應(ying)運而生了(le)。在國外,一(yi)些大的流(liú)量計公司(si)可提供此(ci)類産品如(rú)Fisher.橫河、Krohne等。但(dan)是💋其☀️結構(gou)的設計、信(xin)号的檢測(ce)仍是當今(jīn)的研究熱(re)點和關鍵(jiàn),且有待進(jìn)一步優化(huà)。也正是因(yin)爲這些成(chéng)本😄、技術上(shàng)的難點,電(diàn)容式流量(liàng)計距離大(dà)規模的商(shāng)業化生産(chan)還有‼️一定(ding)的距離。
3适(shi)用範圍和(he)主要特點(diǎn)
　　電磁流量(liang)計廣泛用(yong)于導電液(yè)體的測量(liàng),可以測量(liang)像其他💋儀(yí)表不容易(yì)測量的一(yi)些酸、堿、鹽(yan)等易結晶(jīng)腐蝕的溶(róng)液,也可以(yǐ)測量漿液(ye)等對流量(liàng)計磨損性(xìng)大的液固(gù)介質。當然(ran)也可以測(cè)量相對簡(jian)單的純水(shui)、污水等液(ye)體。其主要(yào)特點如下(xià)⭕:
(1)常用的 法(fǎ)蘭式電磁(ci)流量計 的(de)測量管是(shì)一段無阻(zǔ)流檢測件(jian)的直管,因(yīn)而基本不(bú)會造成壓(yā)損,節能效(xiao)果相對好(hǎo)。特别是在(zài)工藝管道(dao)壓力不高(gao)或👅工藝對(duì)儀表壓損(sun)有限制時(shí)采用更💰有(yǒu)利。
(2)傳感器(qì)結構可靠(kao)。因無阻流(liú)檢測件,也(yě)不會堵塞(sāi)。石油🤞化🈲工(gōng)行🔞業中液(ye)體中經常(chang)會含有催(cui)化劑、結晶(jing)物🍉等固體(tǐ)顆粒，所以(yi)電磁流量(liàng)計在測量(liang)液固兩相(xiàng)流體的情(qing)況下也是(shi)有利的。
(3)測(ce)量範圍大(dà)。電磁流量(liàng)計的量程(cheng)比常規大(dà)于10:1,最高可(ke)達100:1,優☀️勢明(ming)顯,且可任(rèn)意改變量(liang)程。流速範(fàn)圍一般爲(wèi)1~6m/s,也可擴展(zhan)到0.5~10.0m/s。
(4)電磁流(liú)量計所測(cè)體積流量(liàng)與流體的(de)自身特性(xìng)無🐅關，也就(jiù)是說流體(ti)的溫度、壓(ya)力、密度、黏(nian)度等不影(yǐng)響其測量(liang)結果。設液(yè)體體積流(liu)量爲Qv,Qv=πD²υ/4,根據(ju)U=hBDυ,可以确定(ding)U=4kBQυ/πD。由此得出(chu),U與Q、呈線性(xìng)關系,流體(tǐ)的體積流(liu)量與介質(zhi)的物性無(wu)關。所以電(diàn)磁🐪流量計(ji)在測量導(dao)電介質的(de)體積流量(liang)之前隻要(yào)用最簡單(dān)的液體水(shuǐ)㊙️标定即可(kě),無需修正(zheng)。當然,這是(shi)在比較理(li)想♌的狀态(tai)下的結論(lun),工📧程上一(yi)般可以采(cai)🔞用近似的(de)方法進行(háng)計算,對于(yú)實際存在(zài)的偏差,可(kě)以通過儀(yi)表的标定(dìng)🐆來進行彌(mí)補。.
4安裝及(jí)維護
4.1接地(di)
　　由于電磁(cí)流量計測(cè)量的電勢(shì)相對比較(jiào)微弱,有一(yi)點⁉️幹擾可(ke)能會影響(xiǎng)測量結果(guǒ),所以要良(liang)好的接地(di)以保障其(qi)穩定工作(zuo)。通常接地(di)是通過接(jie)地環或用(yong)金屬導⛹🏻‍♀️線(xiàn)連通來實(shi)現
(1)接地環(huán)安裝于流(liú)量計的法(fa)蘭面上,其(qí)内孔和導(dǎo)電液體接(jiē)觸💁,環的邊(bian)緣用導電(diàn)材質接出(chu)并與轉換(huàn)器信号連(lian)通。接地環(huan)的🐉材料也(yě)要能耐流(liu)體的磨損(sǔn)與腐蝕,通(tong)常與電極(jí)材質一緻(zhi)。
(2)安裝在金(jīn)屬管道中(zhōng)的電磁流(liú)量計,在傳(chuan)感器法蘭(lan)和用🈲戶🍓法(fa)蘭之間采(cai)用金屬導(dao)線連通,作(zuò)爲接地的(de)安裝方式(shi)。
4.2直管段要(yao)求
　　在實際(jì)應用中,電(diàn)磁流量計(ji)前後直管(guǎn)段都有一(yī)定的要求(qiú)來💋減少誤(wu)差。根據石(shí)油化工行(hang)業的經驗(yan),大部分場(chang)合,前直管(guan)段大于等(děng)于5D,後直管(guǎn)段大于等(deng)于3D即可。但(dàn)是在某些(xie)安裝條件(jian)嚴👣苛，空間(jian)常常無法(fǎ)滿足的情(qíng)況下,後直(zhi)管段大于(yú)2D也能滿足(zú)測量要求(qiú)。
4.3安裝位置(zhì)
(1)電磁流量(liàng)計不能用(yòng)于低導電(diàn)率液體測(ce)量(電導率(lü)不🤩低于5x10-6S/cm的(de)流🐅體,例如(ru)石油化工(gong)行業中的(de)石油制品(pǐn)🔞、除鹽水、有(yǒu)機溶劑等(děng)。也不能測(ce)量氣體、蒸(zheng)汽以及黏(nián)度特别大(da)的液🌈體。
(2)由(yóu)于電磁流(liu)量計一般(bān)不用于較(jiào)高、較低溫(wen)度工況。如(ru).不可避免(mian),可參考表(biao)1~2對電極和(hé)襯裏的材(cai)料做相🙇‍♀️應(ying)的選擇。
(3)電(dian)磁流量計(ji)安裝的管(guǎn)道應是介(jiè)質完全充(chōng)滿的管🛀道(dao),保證電極(ji)♉浸入。
(4)電磁(cí)流量計的(de)測量管中(zhong)如果出現(xiàn)氣體聚集(ji)或有氣泡(pao)現🌈象時,此(ci)時測量誤(wu)差會增大(da),所以要盡(jin)量将流量(liàng)計安裝于(yu)低位，盡量(liàng)🚩避開安裝(zhuang)在管道的(de)最高🧡點。
(5)盡(jin)量避免安(ān)裝在有振(zhen)動的地方(fang),如果不可(ke)避免,可選(xuǎn)👣擇加㊙️固管(guan)道和傳感(gan)器,以減輕(qing)振動帶來(lai)的影響。
(6)盡(jìn)量避免安(ān)裝在電磁(cí)場或者電(dian)磁場變化(hua)劇烈的地(dì)方，如🚩大型(xing)♈變壓器、電(dian)機等強電(dian)磁設備附(fù)近(5)
(7)當選擇(zé) 插入電磁(ci)流量計 且(qiě)管道是水(shui)平或傾斜(xié)時,探頭插(chā)入的位置(zhi)應在管🥵道(dao)中心線💚平(píng)面上下45°的(de)範圍内,且(qie)探頭的中(zhōng)心線應與(yu)管道中心(xīn)線垂直📞。
5應(yīng)用案例分(fèn)析
5.1在MTO裝置(zhi)中的應用(yong)
　　以甲醇制(zhi)烯烴裝置(zhi)(MTO裝置)爲例(lì)，介紹在實(shi)際石油化(hua)工行業🐕中(zhong)電磁流量(liang)計的若幹(gan)應用。在設(shè)計中分别(bié)🐕在自烯烴(tīng)分離🏃‍♀️裝置(zhì)流人的20%堿(jiǎn)液管道、氨(ān)水管道、至(zhì)廢液處🏃理(li)單元循環(huan)漿液管道(dao)上設置電(diàn)磁流量計(jì)。這些管道(dào)🔅中介質的(de)🥵特點是:髒(zang)⚽、污流體,且(qiě)具有一定(ding)🔞的腐蝕性(xìng)磨損性,并(bìng)且均爲導(dǎo)電流體。同(tong)時,工藝管(guǎn)道壓力普(pǔ)遍不高,壓(ya)力損失盡(jìn)量小，且要(yao)求儀表測(cè)量精度又(yòu)相對較高(gao)。鑒于上述(shù)工況特點(diǎn)及要求,選(xuan)用了電磁(ci)流量計來(lái)滿足工藝(yì)測量。由✔️于(yu)🔞電磁流量(liàng)計電極和(hé)襯裏與介(jie)質直接接(jie)觸,根據項(xiàng)目實際情(qing)況,尤其是(shi)介質的特(tè)性,選擇合(hé)适的電極(jí)材料和襯(chèn)🏃🏻裏材料尤(you)爲關鍵。
5.1.1根(gen)據被測介(jie)質的腐蝕(shi)性特性選(xuǎn)擇電極材(cai)料
　　電磁流(liu)量計中的(de)電極起着(zhe)重要的傳(chuan)輸電信号(hao)的作用。電(dian)信号的傳(chuán)遞是否正(zhèng)确,關系到(dào)整個電磁(ci)流量計精(jīng)度、精度✂️,是(shi)至關重要(yao)的一個環(huan)節。而信号(hào)傳遞的正(zhèng)💞确率主要(yao)的影🛀響因(yīn)素是電極(ji)表面質量(liang)及材料性(xìng)能,所以不(bú)同的介質(zhi)流量應選(xuan)擇與之相(xiàng)适應的電(dian)極材料,這(zhe)樣才能🌈盡(jin)可能保證(zheng)測量的正(zhèng)确💜率,同時(shí)延長整🐆個(gè)流量計的(de)使用壽命(ming)。表1是石油(yóu)化🌈工行業(ye)常🧑🏾‍🤝‍🧑🏼見電極(ji)材料的耐(nài)腐蝕性能(neng),針對上述(shù)裝置,20%堿液(ye)和氨液屬(shu)于強腐蝕(shi)介質,選用(yòng)哈氏合金(jīn)作爲電極(jí)材料。循環(huán)漿液的腐(fǔ)蝕性不高(gao)，則選用⛷️304L不(bú)鏽鋼作爲(wèi)電極材料(liào),這樣選擇(zé)滿足測量(liàng)要求正确(què)率😘和經濟(jì)性要💋求,儀(yi)表運行至(zhi)今效果良(liáng)好。
 
5.1.2根據被(bèi)測介質的(de)磨損性及(jí)溫度來選(xuan)擇村裏材(cai)料
　　襯裏敷(fū)設于流量(liang)計測量管(guǎn)内側,襯裏(li)必須是電(dian)絕緣材🌏料(liào)。根據表2石(shí)油化工行(hang)業常見襯(chen)裏材料的(de)性能,在20%堿(jian)液管道、氨(ān)水🏃管道上(shang),電磁流量(liang)計選用PTFE作(zuo)爲襯裏材(cái)料,介質的(de)溫度也在(zài)PTFE的适用範(fan)㊙️圍之内。PTFE是(shì)石油化工(gōng)行業比較(jiào)常用的襯(chen)裏材料。但(dàn)是循環漿(jiāng)液因爲介(jiè)質可能含(hán)有催化劑(jì)等雜質,選(xuǎn)☁️擇聚氨酯(zhǐ)橡膠性能(neng)尚可,且耐(nài)磨性相當(dāng)于天然橡(xiang)膠的10倍，但(dàn)是它的缺(quē)點是耐溫(wēn)太低;氯🎯丁(ding)橡膠更适(shi)合大口徑(jìng)的傳感器(qi)，所以針對(dui)循❄️環漿液(yè)就最好選(xuan)用PFA作爲襯(chen)裏材料,提(ti)高㊙️其耐磨(mo)性。這種選(xuǎn)擇使得裝(zhuāng)置運行效(xiao)果💰安全且(qie)高效。
 
5.2在公(gong)用工程部(bù)分的應用(yòng)
　　目前正在(zai)建設中或(huò)已建成的(de)石油化工(gong)裝置中,公(gong)用🌈工🔞程部(bù)分循環冷(leng)水管道、新(xin)鮮水管道(dao)通常選用(yong)電磁流量(liàng)計來☀️測量(liàng)流量💃🏻。管道(dao)的主要特(tè)點是:循環(huán)冷水管道(dao)工藝管徑(jing)大、壓力低(di)、水中含有(you)氯化物等(děng)腐蝕性介(jie)質;且循環(huán)冷水管道(dào)和新鮮水(shuǐ)🔞管道經常(chang)敷設在地(dì)面以下。這(zhè)就要求流(liú)量計首先(xian)安裝方便(biàn),電磁流量(liang)計可水平(ping).垂直或傾(qing)斜任意角(jiao)度安裝。但(dàn)是在這種(zhǒng)場合選用(yòng)電磁流量(liang)計需注意(yì):
(1)需維護方(fāng)便,電磁流(liú)量計應選(xuan)用分體式(shì),傳感器裝(zhuāng)💯于工藝管(guan)🔴道,轉換器(qì)可裝在傳(chuan)感器附近(jin)或儀表室(shi),相距😍數十(shí)到數百米(mǐ)。這樣♉,轉換(huàn)器既可放(fàng)在地面以(yi)上,也可遠(yuǎn)離相對惡(e)劣的現場(chang)環境,電子(zǐ)部件的檢(jian)查、調整和(he)設定比較(jiào)方便。但是(shì)在安裝過(guo)程中,對敷(fu)🎯線的要求(qiu)就比較嚴(yán)格,否😄則易(yi)引人幹擾(rǎo)信号。
(2)根據(jù)國标CB/T4208-20176],關于(yu)外殼防護(hu)等級的标(biao)準爲:IP65爲防(fang)噴水型,IP66爲(wei)防止猛烈(lie)噴水型,IP67爲(wèi)短時間防(fáng)浸水型,IP68爲(wei)連續浸水(shuǐ)型，能長期(qī)在水中工(gong)作。循環冷(lěng)水管道和(hé)新鮮水管(guan)道❗常敷設(shè)在地面以(yi)下,一般會(hui)設置儀表(biǎo)井來安裝(zhuāng)電磁流量(liang)計的傳感(gan)單元,因此(ci)此種🌈工況(kuang)下,電磁流(liú)量計的傳(chuan)感器的外(wài)殼防護等(deng)級應選IP68。
6結(jie)束語
　　電磁(cí)流量計具(jù)有精度高(gao)、可測範圍(wéi)大、壓損小(xiao)、可靠性好(hao)、使用方便(biàn)、維護量小(xiao)等特點,在(zai)石油化工(gong)行業得到(dao)了廣泛的(de)應用。但同(tóng)💋時也因爲(wei)其本身的(de)--些局限性(xìng),要求用戶(hù)在正确地(dì)選擇和應(ying)用🐪電磁流(liú)量計之前(qián)應充分掌(zhǎng)握測㊙️量工(gōng)況的各項(xiàng)條件及其(qí)流量⛹🏻‍♀️計本(ben)身的各項(xiang)要求。隻有(you)這樣才能(néng)正确地選(xuǎn)擇、應🤞用電(dian)磁流.量計(ji)⛷️,保證測量(liàng)精度,爲安(an)全生産打(da)下堅實的(de)基礎。

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