1.概述
在紙(zhǐ)漿造紙生産(chan)過程中,紙漿(jiang)流量的測量(liang)起着重要的(de)作用。例如,調(diao)節進紙機(或(huò)紙闆機)的紙(zhǐ)漿流量,就保(bǎo)證了紙機生(shēng)産的穩定。
目(mu)前工業中所(suo)用的流量儀(yi)表大緻可分(fèn)爲三大類:速(su)度式流量儀(yi)表、容積式流(liu)量儀表、質量(liang)式流量儀表(biǎo)機械漿、化學(xué)漿或損紙漿(jiang)都是水懸浮(fú)液,其纖維濃(nong)度可在0.5~12%範圍(wéi)内波動。然而(ér),上述懸浮液(yè)的流量是在(zài)纖維濃度不(bú)大于5%時來測(ce)量的。當紙漿(jiang)流速小時,纖(xiān)維發生沉澱(dian)結塊。這種紙(zhǐ)漿特性在選(xuǎn)擇流量測量(liàng)儀表的結構(gòu)時應當考慮(lü)。爲了測量紙(zhi)漿流量,可采(cǎi)用變壓降式(shi)流量計、容積(ji)式流量計、
電(dian)磁流量計
。
制(zhì)漿造紙生産(chan)中所用的大(dà)量液體,其中(zhōng)包括所有的(de)紙漿懸浮液(ye)都有大于10微(wei)姆/厘米的電(dian)導率。這就可(ke)以用電磁流(liu)量計來測量(liàng)流量。這種流(liu)量計沒有使(shǐ)管道公稱直(zhí)徑縮小的部(bu)件或者可能(néng)被纖維所堵(dǔ)塞的部件,這(zhe)一點在測量(liàng)紙漿流量或(huò)者污穢液體(ti)時特别重要(yao)因此,近年來(lái)測量紙漿流(liu)量的電磁方(fang)法得到了廣(guang)泛的應用。
2.電(dian)磁流量計的(de)測量原理
由(yóu)電磁感應定(dìng)律可以知道(dao),導體在磁場(chǎng)中切割磁力(li)線運動将産(chan)生感應電勢(shi),感應電勢的(de)大小與磁場(chang)的感應強度(dù)、導體在磁場(chang)中的長度及(ji)運動速度成(chéng)比例。其感應(yīng)電勢大小可(ke)按下式計算(suàn)
UE=BDV·10-8 (1.1)
式中UE——感應電(diàn)勢,V;
B——磁感應強(qiáng)度,高斯;
D——管道(dào)直徑,即導體(tǐ)垂直切割磁(ci)力線的長度(dù),cm;
v——垂直于磁力(lì)線方向的流(liú)體速度.Cm/s。
應強(qiáng)度B不變時,K就(jiu)是一個常數(shù)。這時感應電(dian)勢則與體積(ji)流量具有線(xian)性關系4得感(gǎn)應電勢,就可(kě)确定流量。
3.電(diàn)磁流量計的(de)設計選型
電(dian)磁流量計由(yóu)變送器及轉(zhuǎn)換器組成。變(biàn)送器将被測(cè)流體的流量(liàng)轉換爲相應(ying)的感應電勢(shì),轉換器将變(bian)送器輸出的(de)感應電勢信(xin)号放大并轉(zhuan)換成标準信(xin)号(010mA或420mA)或标準(zhǔn)電壓信号(0一(yi)5V或15V)。
3.1電磁流量(liàng)計的結構形(xíng)式
根據結構(gòu)形式,電磁流(liú)量計一般可(ke)分爲一體式(shi)和分體式。
一(yī)體式電磁流(liu)量計
安裝簡(jian)單、方便,使其(qí)适用于高溫(wēn)、水浸等惡劣(liè)環境。
3.2電磁流(liu)量計的性能(néng)價格比
首先(xian)應對比被測(ce)介質的物理(li)特性考察電(diàn)磁流量計的(de)電導率要求(qiú)。電磁流量計(jì)要求被測介(jie)質爲導電性(xìng)液體,導電率(lü)一般應>5S/cm。對于(yu)水,有的要求(qiú)水的導電率(lǜ)>20S/cm。
其次,電磁流(liú)量計的測量(liàng)精度應滿足(zu)生産及控制(zhi)要求。在制漿(jiang)造紙生産過(guo)程中,各種漿(jiāng)液測量的電(diàn)磁流量計的(de)精度應高于(yu)其它介質的(de)測量精度。
3.3電(diàn)磁流量計口(kǒu)徑的選擇
a.選(xuan)擇傳感器的(de)口徑與連接(jiē)的工藝管道(dào)口徑相同。
這(zhè)種選擇安裝(zhuāng)方便,不要異(yi)徑管。但它的(de)前提是管内(nèi)流體的流速(su)應在0.3m/s.12m/s範圍。适(shì)用于新工程(chéng)剛上馬,流速(sù)處于較低的(de)狀态,當後期(qi)工程上去後(hòu),管内流速就(jiu)處于較高狀(zhuang)況,隻要在現(xiàn)場更改儀表(biao)的量程,不需(xu)要更換儀表(biǎo)
b.選用傳感器(qi)的口徑與連(lian)接工藝管道(dào)口徑不相同(tóng)
這種選擇适(shì)用以下幾種(zhǒng)情況:
(1)管道内(nèi)的流速偏低(dī),工藝流量又(you)較穩定,爲滿(man)足儀表對流(liú)速範圍的要(yào)求,在儀表部(bù)分提高流速(su),選擇傳感器(qi)口徑小于工(gōng)藝管道口徑(jìng),在傳感器的(de)前後fr加接異(yì)管。
(2)從價格上(shàng)考慮,對于大(da)口徑電磁流(liú)量計,口徑越(yuè)大,價格越高(gāo)。對管道内流(liu)速偏低,工藝(yi)參數穩定的(de)情況,可選用(yong)口徑較小的(de)傳感器,這不(bú)僅可使儀表(biao)運行在較好(hǎo)的各種狀态(tài)下,還可降低(dī)儀表的投資(zī)費用。
異徑管(guan)的中心錐角(jiao)不大于l5。,越小(xiao)越好。
加裝異(yì)徑管會産生(shēng)壓力損失。
3.4電(diàn)極形式的選(xuan)擇
一般來說(shuō),不産生結晶(jīng)、結疤、不玷污(wū)電極的介質(zhì)可用标準電(dian)極,否則用刮(gua)刀式電極來(lái)清垢:對測污(wu)泥的場合,可(kě)選用可更換(huàn)式電極。
3.5電極(jí)材料的選擇(zé)
電磁流量計(ji)的電極必須(xū)由非導磁的(de)導電材料制(zhì)成.通常采用(yong)的材料是不(bu)鏽鋼和哈氏(shì)合金,也有用(yòng)鉑、黃金或不(bu)鏽鋼鍍鉑制(zhì)成。由于電極(jí)需要直接與(yǔ)被測流體接(jiē)觸,應根據被(bei)測介質的腐(fu)蝕性選定電(diàn)極材料。哈氏(shì)台金能耐弱(ruò)酸堿腐蝕廣(guǎng)泛應用于造(zào)紙行業。
3.6襯裏(lǐ)材料的選擇(zé)
應根據被測(ce)介質的腐蝕(shi)性、磨損性及(jí)溫度來選擇(zé)。硬、軟橡膠及(ji)氯丁橡膠可(kě)耐一般的弱(ruo)酸、堿腐蝕,耐(nai)溫65"C。軟氯丁橡(xiàng)膠有耐磨性(xìng),聚四氟乙烯(xi)幾乎能耐熱(rè)磷酸以外的(de)所有強酸、堿(jiǎn)腐蝕,介質溫(wen)度可達180~C,但不(bu)耐磨損。聚氨(ān)酯橡膠有較(jiao)好的磨損性(xing),但不耐酸、堿(jian)腐蝕,耐溫性(xing)也差,介質溫(wēn)度小于40℃。
3.7防護(hu)等級的選擇(ze)
防護等級應(ying)根據工作環(huán)境及儀表實(shí)際的條件選(xuan)定。若儀表在(zai)地面以下的(de),經常受水淹(yan)的,宜選用IP68;若(ruo)儀表安裝在(zài)地面以上的(de),可選用IP65。
3.8接地(dì)環的選擇
若(ruo)連接儀表的(de)管道是(相對(dui)于被測介質(zhì))絕緣性的,則(ze)要用接地環(huan),可用普通型(xíng).它的材質應(yīng)與被測介質(zhi)的腐蝕性相(xiàng)适應。
若被測(cè)介質是磨損(sǔn)性的,則宜選(xuan)用帶頸接地(di)環,以保護進(jìn)、出口端的襯(chèn)罩,延長使用(yong)壽命。
3.9電磁流(liu)量轉換器
電(dian)磁流量轉換(huàn)器與傳感器(qì)相互配合,實(shí)現流量信号(hào)的轉換。轉換(huan)器應能滿足(zú)傳感器的要(yao)求,當傳感器(qì)内阻高時,轉(zhuan)換器有較高(gao)的輸入阻抗(kang)與之相匹配(pèi);傳感器輸出(chū)的感應電勢(shì)信号很弱,而(er)且伴有各種(zhong)幹擾信号,轉(zhuǎn)換器除放大(dà)感應電勢外(wai),還需消除幹(gan)擾信号,保證(zheng)儀表正常工(gōng)作;傳感器的(de)磁場強度不(bu)變,轉換器提(tí)供給傳感器(qi)的工作電源(yuán)應是穩定電(dian)源。電磁流量(liang)轉換器最好(hǎo)采用微處理(li)機型的轉換(huàn)器,用它來控(kong)制勵磁電壓(yā),按被測流體(ti)性質選擇勵(lì)磁方式和頻(pin)率,可以排除(chú)同相幹擾和(hé)正交幹擾。
3.1l電(dian)纜的敷設
信(xìn)号電纜
和勵(li)磁電纜必須(xu)嚴格分開,不(bu)能敷設在同(tóng)一根管子内(nèi)或平行敷最(zuì)更不能絞合(hé)在一起。不要(yào)将多餘的電(diàn)纜纏繞在一(yī)起。
信号電纜(lan)和勵磁電纜(lǎn)要求單獨穿(chuān)在鋼管内,這(zhè)樣既可以屏(ping)蔽外界擾又(you)安全不受任(rèn)何機件壓傷(shang)、碰斷。希望信(xin)号與勵磁電(dian)纜盡可能短(duan)。
4.電磁流量計(jì)選型設計
電(dian)磁流量計生(shēng)産過程和産(chan)品質量對自(zi)動控制水平(píng)有較高的要(yào)求。與控制系(xi)統相配套的(de)現場儀表的(de)檔次要求高(gāo)。
流量測量儀(yi)表選型設計(ji)方案如下:
蒸(zhēng)汽、冷凝水流(liú)量采用差壓(ya)式流量計和(he)标準節流裝(zhuang)置:重油流量(liàng)測量采用質(zhì)量流量計;各(gè)種漿液、白水(shuǐ)、廢水、清水、輔(fu)料、塗料等流(liu)體流量測量(liàng)采用電磁流(liu)量計。
例一:測(ce)量進配漿池(chi)NBKP漿流量。介質(zhi):NBKP漿濃度3.7%溫度(du)50℃流量範圍0~35i/s工(gong)藝管徑DN100。工藝(yì)管道采用不(bú)鏽鋼管道。
電(diàn)磁流量計選(xuan)型:
(1)采用分體(tǐ)式電磁流量(liàng)計,傳感器型(xíng)号10DX31ll測量精度(du)爲0.4%;信号轉換(huàn)器型号50XM2000。
(2)對照(zhao)流量列線圖(tú),傳感器口徑(jing)爲DN100。不縮徑,減(jiǎn)少壓損。
(3)電極(ji)結構采用标(biao)準電極。
(4)電極(ji)材料爲哈氏(shì)C.4标準PTFE/DFA。
(5)襯裏材(cai)料爲PTFE。
(6)防護等(deng)級IP67。
(7)管道連接(jie)型式法蘭連(lian)接,材質不鏽(xiu)鋼1.4571(316Ti)
(8)電源頻率(lü)50HZ,激磁頻率121/4HZ。
例(lì)二:測量水流(liú)量。介質:水溫(wen)度20"C流量範圍(wei)0~20001/min工藝管徑DN250
電(dian)磁流量計選(xuǎn)型:
(1)采用
分體(tǐ)式電磁流量(liang)計
,傳感器型(xing)号10D.X41ll測量精度(du)爲0.5%号轉換器(qi)型号50XE4100。
(2)對照流(liú)量列線圖,傳(chuán)感器口徑爲(wei)DN250。不縮徑,減少(shao)壓損。
(3)電極結(jié)構采用标準(zhun)電極。
(4)電極材(cai)料爲不鏽鋼(gang)1.4751
(5)襯裏材料爲(wei)PTFE
(6)防護等級IP67。
(7)管(guan)道連接型式(shi)法蘭連接,材(cái)質不鏽鋼14571(316Ti)。
(8)電(dian)源頻率50HZ,激磁(cí)頻率61/4HZ
5.電磁流(liu)量計的特點(dian)
電磁流量計(jì)應用法拉第(dì)電磁感應定(ding)律實現對導(dao)電流體的流(liú)量測量,電磁(ci)流量計的優(yōu)點可歸納如(ru)下:
(1)電磁流量(liang)計可廣泛用(yong)于測量各種(zhong)工業導電液(yè)體或漿液。特(tè)别适用于各(ge)種強酸、強堿(jian)及_鹽類的腐(fu)蝕型液體介(jie)質,計量這些(xiē)介質的連續(xu)流量或脈動(dong)流量弛可用(yòng)來測量各種(zhǒng)污穢、懸浮顆(kē)粒的液體或(huo)大管徑流量(liàng)。電磁流量計(jì)這些獨特用(yong)途是其它一(yī)些流量計不(bú)具備的。
(2)電磁(ci)流量計變送(sòng)器内徑與被(bei)測流體管道(dao)内徑完全相(xiang)同,無阻力元(yuán)件,不會對體(tǐ)造成壓力損(sun)失,這一優點(dian)也是阻力測(ce)量元件的流(liú)量儀表不具(jù)備的。
(3)電磁流(liú)量變送器的(de)輸出信号與(yǔ)被測流體的(de)體積流量呈(chéng)線性關系這(zhe)一特點同
渦(wo)街流量計
一(yī)樣,量程變換(huan)容易,測量範(fan)圍大,電磁流(liú)量變送器的(de)口徑從2.5mm到2.6m,流(liú)速從0.3m/s到10m/s。
(4)電磁(ci)流量計測量(liàng)被測液體工(gōng)作狀态下的(de)體積流量,測(ce)量原理中不(bu)涉及流體的(de)溫度、壓力、密(mì)度和粘度的(de)影響。
(5)電磁流(liu)量計反應迅(xun)速,可以測量(liang)脈動流量。
電(diàn)磁流量計的(de)缺點可歸納(nà)下列幾個方(fāng)面:
(1)電磁流量(liàng)計的應用有(you)一定的局限(xian)性,它隻能測(cè)量導電介質(zhì)的液體流量(liang),不能測量非(fēi)導電介質的(de)流量。
(2)電磁流(liu)量計是通過(guò)測量導電液(yè)體的速度确(què)定工作狀态(tài)下的體積流(liú)量。按照計量(liàng)要求,對于液(ye)态介質,應測(ce)量質量流量(liang),測量質量流(liu)量應涉及到(dào)流體的密度(du),不同流量介(jiè)質具有不同(tong)的密度,而且(qie)随溫度變化(hua)。如果電磁流(liu)量轉換器不(bú)考慮流體密(mi)度僅給出常(cháng)溫狀态下的(de)體積流量是(shì)不台适的。随(sui)着微處理機(jī)的應用,電磁(cí)流量轉換器(qi)智能化後,應(yīng)增強運算功(gong)能,引入不同(tong)流體介質的(de)密度信号并(bing)進行計算,得(dé)到質量流量(liàng)。
(3)電磁流量計(ji)的安裝與調(diào)試比其它流(liu)量計複雜,且(qiě)要求更嚴格(ge)。變送器和轉(zhuǎn)換器必須配(pèi)套使用,兩者(zhě)之間不能用(yòng)兩種型号的(de)儀表配用。在(zài)安裝變送器(qì)時,從安裝地(di)點的選擇到(dao)具體的安裝(zhuāng)調試,必須嚴(yán)格按産品說(shuo)明書要求進(jin)行。安裝地點(diǎn)不能有振動(dòng),不能有強電(dian)磁場。在安裝(zhuāng)時必須使變(biàn)送器和管道(dào)有良好的接(jie)觸及良好的(de)接觸及良好(hao)的接地。變送(song)器的電位以(yi)被測流體電(diàn)位爲基礎,要(yào)求被測流體(ti)電位穩定,使(shi)變送器與被(bei)測流體等電(diàn)位。在使用時(shí),必須排盡測(ce)量管中存留(liú)的氣體,否則(ze)會造成測量(liang)誤差。
(4)電磁流(liu)量計用來測(ce)量帶有污垢(gòu)的粘性流體(tǐ)時,粘性物或(huo)沉澱物附着(zhe)在測量管内(nei)壁或電極上(shang).使變送器輸(shū)出電勢變化(hua),帶來測量誤(wù)差,電極上污(wū)垢物達到一(yi)定厚度,可能(neng)導緻儀表無(wu)法測量,因此(ci)在使用中應(yīng)注意對污垢(gou)物或沉澱物(wù)的沖洗,保持(chí)電極清潔,盡(jin)可能減少儀(yí)表測量誤差(chà)。
使用電磁流(liú)量計應注意(yì)的問題:
(1)變送(sòng)器的安裝位(wei)置,要選擇在(zai)任何時候測(ce)量導管内部(bù)都能充滿液(ye)體以防止由(yóu)于量導管内(nèi)沒有液體而(er)指針不在零(líng)點所引起的(de)錯覺最好是(shì)垂直1安裝,便(biàn)減少由于液(yè)體流過在電(diàn)極上出現氣(qì)泡造成誤差(cha)。
(2)電磁流量計(jì)的信号比較(jiao)微弱,在滿量(liang)程時隻有2.5~8mV,流(liú)量很小時,輸(shu)出僅有幾微(wei)伏,外界咯有(yǒu)幹擾就能影(ying)響測量的精(jing)度。因此,變送(song)器外殼、屏蔽(bì)線、測量導管(guǎn),以及變送器(qi)兩端的管道(dào)都要接地。并(bìng)且要求單獨(du)設置接地點(diǎn),絕對不要連(lian)接在電機、電(diàn)器等的地線(xian)或上下水道(dao)上。轉換部分(fèn)已通過電纜(lǎn)線接地,且勿(wu)再行接地,以(yi)免因地電位(wèi)的不同而引(yǐn)入幹擾。
(3)變送(sòng)器的安裝和(he)地點要遠離(lí)一切磁場(例(li)如大功率電(dian)機、變壓器等(deng))不能有振動(dong)。
(4)變送器和和(he)二次儀表使(shi)用電源中的(de)同一相線,否(fǒu)則由于檢測(ce)信号和反饋(kui)信号相關120。,使(shǐ)儀表不能正(zheng)常工作。
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