摘要:電磁流(liu)量計
的工作(zuò)原理、結構及(jí)相關特性,電(dian)磁流量計在(zài)濃硝酸項目(mu)中的應用及(jí)選型時注意(yì)事項。
随着石(shi)油化工裝置(zhì)中工藝與設(she)備越來越複(fú)雜，對流體✔️檢(jiǎn)測的可靠性(xìng)要求也越來(lái)越高。特别對(dui)腐蝕性流⭐體(ti)、髒污流體、高(gāo)💘粘性流體、多(duō)相流體、特大(da)流量、微小流(liu)量等測💋量成(cheng)爲重點關注(zhù)問題。電磁流(liu)量計是自差(cha)壓、浮子及容(róng)積式之後用(yong)量最大的儀(yi)表,能測量常(cháng)規流量儀表(biǎo)無法測量的(de)腐蝕❌性流體(ti)、多相☂️流體等(deng)介質。
1電磁流(liú)量計工作原(yuán)理
電磁流量(liàng)計是-種測量(liàng)導電液體體(tǐ)積流量的儀(yí)表。其工作原(yuán)理是基于法(fǎ)拉第電磁感(gan)應定律,感應(ying)電勢與流速(su)之間的關🙇🏻系(xi)式🧑🏾🤝🧑🏼爲:.
E=kBDv(1)
式中:
E爲(wei)感應電勢,V;
k爲(wèi)系數;
B爲交變(biàn)矩形波磁感(gǎn)應強度,T;
D爲傳(chuán)感器通道(測(cè)量管)的内徑(jìng),m;
爲流體在通(tong)道内的平均(jun)流速,m/s。
設液體(ti)體積流量爲(wèi):
由式(1)可知，感(gan)應電勢與流(liú)體的平均流(liú)速成正比關(guān)系🏃♂️。流體所感(gǎn)應的電勢由(you)兩隻與液體(tǐ)接觸的電極(jí)檢出‼️,并傳送(song)至轉換😄器，由(yóu)💁轉換器完成(cheng)信号放大,并(bìng)轉換成标準(zhun)的輸出信号(hào)輸送至顯示(shi)器和累計單(dān)元。
2電磁流量(liàng)計結構與分(fèn)類
(1)電磁流量(liàng)計由流量傳(chuán)感器和轉換(huan)器兩大部.分(fèn)組成。傳🐆感✌️器(qi)中的測量管(guǎn)上下裝有激(ji)磁線圈，通激(jī)磁👨❤️👨電流後産(chǎn)生磁🧡場穿過(guo)測量管,-對電(dian)極裝在測量(liàng)管内壁與液(ye)體相接觸，引(yin)⛷️出感應電勢(shì),送到轉換器(qì),轉換成與體(ti)積流量成🛀正(zhèng)比的電壓信(xìn)号。
(2)市場上通(tong)用型産品和(he)特殊型儀表(biǎo)可以從不同(tong)角度👈分🤩類:
1)按(an)激磁電流方(fang)式分類:直流(liú)激磁、交流(工(gong)頻或其他頻(pín)✊率)激磁、低頻(pin)矩形波激磁(cí)和雙頻矩形(xíng)波激磁;
2)按輸(shū)出信号連線(xian)和激磁(或電(dian)源)連線的制(zhi)式分類:四線(xiàn)制和二線制(zhì);
3)按轉換器與(yu)傳感器組裝(zhuang)方式分類:分(fen)離型和一體(tǐ)🐪型;
4)按流量傳(chuan)感器與管道(dao)連接方法分(fen)類:法蘭連接(jiē)、法蘭夾裝連(lián)接㊙️、衛生型連(lián)接和螺紋連(lian)接;
5)按流量傳(chuán)感器電極是(shi)否與被測液(ye)體接觸分類(lèi):接⚽觸型和非(fei)🔴接㊙️觸型;按流(liú)量傳感器結(jié)構分類:短管(guan)型🎯和插入型(xing);
6)按用途分類(lei):通用型、防爆(bào)型、衛生型、防(fáng)侵水型、潛水(shui)型✂️和插入🏃🏻♂️型(xing)等。
3電磁流量(liang)計的特點
3.1電(diàn)磁流量計的(de)優點
(1)電磁流(liu)量計的變送(song)器結構簡單(dān),沒有可動部(bu)件,測量通㊙️道(dào)是💚一段無阻(zu)流檢測件的(de)光滑直管。所(suo)以當🤩流體通(tong)過時不會引(yin)❤️起任💔何附加(jia)的壓力損失(shi),同時它不會(huì)引起諸如磨(mó)損,堵塞等問(wèn)題。特别适用(yòng)于測量帶有(yǒu)固體顆粒的(de)礦漿、污水等(děng)液固兩相流(liu)體及🤩各種粘(zhān)性較大的漿(jiāng)液等。
(2)易于選(xuan)擇與流體接(jie)觸件的材料(liao)品種,可應用(yòng)于腐蝕🏒性流(liu)體。由于它結(jie)構上無運動(dong)部件,故可通(tong)過附上耐腐(fu)蝕絕緣襯裏(lǐ)和選擇耐腐(fu)材料制成電(diàn)極,起😍到很好(hao)的耐腐蝕性(xing)能，使之可用(yòng)于各種腐蝕(shi)性介質的測(cè)量。
(3)電磁流量(liàng)計不産生因(yin)檢測流量所(suǒ)形成的壓力(lì)損失，儀🐉表的(de)🔴阻力僅是同(tóng)一長度管道(dào)的沿程阻力(li)，節能效果顯(xiǎn)著,對于要🧡求(qiú)低🈲阻力損失(shi)的大管徑供(gong)水管道最爲(wei)适合。
(4)電磁流(liú)量計是一種(zhong)體積流量測(cè)量儀表，在測(cè)量過程中,它(ta)不受被測介(jiè)質的溫度、粘(zhan)度、密度以及(jí)電導率(隻要(yao)在某阈值以(yi)上的一定範(fàn)圍内)的影響(xiang)。因.此❤️，電磁流(liú)量計隻需經(jing)水标定以後(hòu)，就可用來測(ce)量其它導電(dian)性液體的流(liú)量,而不需要(yào)附加溫度壓(ya)力補⛱️償等其(qí)它修正。
(5)與其(qí)他大部分流(liú)量儀表相比(bǐ)，前置直管段(duan)要求較低💔;
(6)電(dian)磁流量計測(ce)量範圍度大(dà)，通常爲20:1~50:1,可選(xuǎn)流量範圍寬(kuan);滿度值🔅液體(tǐ)流速可在0.5~10m/s内(nei)選定。有些型(xíng)号儀表可在(zài)現場根據需(xū)要擴🤟大和縮(suo)小流量(例如(rú)設有4位數電(dian)位器設定儀(yí)表常數)不必(bi)取下作離🥵線(xian)實流标定。
(7)電(dian)磁流量計的(de)量程範圍極(ji)寬,同一台電(diàn)磁流量計的(de)量程比可達(dá)1:100。此外，電磁流(liú)量計隻與被(bèi)測介質的平(ping)均流速成正(zheng)比，而與軸對(dui)稱分布下的(de)流動狀态(層(ceng)流或紊流)無(wu)關。
(8)電磁流量(liang)計的口徑範(fan)圍比其他品(pǐn)種流量儀表(biǎo)寬,從幾mm到3m,可(kě)測正反雙向(xiang)流量和脈動(dong)流量。隻要脈(mo)動頻率低于(yu)激磁頻率很(hěn)多,儀表輸出(chu)本質上是線(xiàn)性的。
(9)電磁流(liú)量計無機械(xie)慣性,反應靈(líng)敏,可測量瞬(shùn)時脈動流量(liàng)💃🏻，而且☔線性好(hǎo)。因此,可将測(cè)置信号直接(jiē)用轉換器線(xiàn)性地轉換成(chéng)标準信号輸(shū)出,可就地指(zhǐ)示，也可遠距(jù)離傳送。
3.2電磁(ci)流量計不足(zu)之處.
主要包(bāo)括如下幾點(diǎn):
(1)電磁流量計(jì)不能用于測(cè)量氣體、蒸氣(qi)以及含有大(dà)量🏃🏻氣體較多(duō)和較大氣泡(pao)的液體。
(2)電磁(cí)流量計目前(qián)還不能用來(lái)測量電導率(lǜ)很低的液體(tǐ)介質，被測液(ye)體介質的電(dian)導率不能低(di)于5μs/cm,相當于蒸(zheng)餾水🌍的電🈲導(dǎo)率,對石油制(zhì)品或者有機(jī)溶劑等還無(wu)能🧑🏾🤝🧑🏼爲力。
(3)由于(yu)測量管絕緣(yuán)襯裏材料受(shou)溫度的限制(zhi)，目前工業電(dian)磁流量計還(hai)不能測量高(gao)溫高壓流體(tǐ)。有些型号儀(yi)📧表用于過🌏低(dī)于室溫的液(ye)體，因測量管(guǎn)外凝露(或霜(shuāng))而破壞絕緣(yuán)。
(4)電磁流量計(jì)受流速分布(bù)影響,在軸對(dui)稱分布的條(tiao)❗件下❤️，流‼️量信(xìn)💃号與平均流(liú)速成正比。所(suo)以，電磁流量(liang)計前後也必(bì)須有一-定長(zhang)度的前後直(zhí)管段。
(5)電磁流(liu)量計易受外(wài)界電磁幹擾(rǎo)的影響。
4電磁(ci)流量計選型(xíng)中注意事項(xiang)
(1)根據測量介(jiè)質的特性、工(gong)況條件。選擇(zé)合适.的襯裏(lǐ)材質🐇，應考慮(lü)介質的腐蝕(shi)性、摩擦性及(ji)操作工況的(de)溫度壓力等(deng)。
(2)選擇合适的(de)電極材質，避(bi)免材質與被(bèi)測介質.不匹(pǐ)🔅配而🤟發生電(diàn)極表面化學(xue)反應形成鈍(dùn)化膜、形成極(jí)化現象産👈生(shēng)電勢或形成(cheng)觸媒作用生(shēng)成酸霧等。
4電(diàn)磁流量計選(xuan)型中注意事(shì)項
(1)根據測量(liang)介質的特性(xing)、工況條件。選(xuan)擇合适的襯(chen)裏📱材質,應考(kǎo)慮㊙️介質的腐(fu)蝕性、摩擦性(xìng)及操作工況(kuang)的溫度壓力(lì)等。
(2)選擇合适(shi)的電極材質(zhi),避免材質與(yu)被測介質不(bu)匹🤩配而發生(sheng)電極表面化(hua)學反應形成(cheng)鈍化膜、形成(cheng)極化現象産(chan)生電勢或形(xíng)成觸媒作用(yong)生成酸霧等(děng)。
(3)必須注意接(jiē)地問題，其中(zhōng)有接地帶、接(jiē)地環、接地電(diàn)極和襯裏保(bao)護器，都必須(xu)要合理接地(di)。爲了使測量(liàng)準确和電極(ji)不👅會發生電(dian)流腐蝕，電磁(cí)流量傳感器(qi)必須單獨接(jie)地，并使傳感(gan)器和流體大(dà)約處于相同(tóng)電位，分離型(xing)電磁流量計(jì),原則上接地(dì)應在傳感器(qi)側，轉換器接(jie)地應在同一(yī)接地點。
通常(chang)傳感器的内(nèi)裝參比電極(jí)或金屬管能(néng)确保所許的(de)電📐位平衡。因(yīn)此,可通過内(nei)裝的參比電(diàn)極和金屬管(guǎn)将管中流體(ti)接地，将傳感(gǎn)器的接地片(pian)與接地線相(xiang)連。如果傳感(gan)器安📱裝于帶(dai)陰極腐🍓蝕保(bǎo)護管道☀️上，除(chu)了傳🏒感器和(he)接地環一起(qǐ)⛱️接地外,還要(yao)用粗銅🔅線繞(rao)過傳感器跨(kua)接在管道的(de)兩法蘭.上,使(shi)陰極保護電(dian)流與傳感器(qì)之間隔離。
對(duì)于金屬非接(jiē)地管道,應用(yòng)粗銅線連接(jie),保證法蘭至(zhi)法蘭和🍉法蘭(lan)到傳感器是(shi)連通的;對于(yu)非導電的塑(su)料管或襯裏(li)管,如果沒👌有(yǒu)參比電極或(huò)由于電位⁉️平(píng)衡電流的存(cun)在，需将流體(ti)通過接地環(huan)接地。
(4)保證被(bei)測介質導電(diàn)率必須大于(yu)電磁流量計(ji)所要求的🌈最(zui)小導電率。但(dàn)實際情況有(you)時很不理想(xiang)，一些低度🔴蒸(zheng)餾水和去離(li)子水随然導(dǎo)電率大于5μS/cm,但(dàn)出現輸出晃(huǎng)動，因此建議(yi)穩定測量㊙️的(de)導電🌈率下限(xiàn)值要高1~2個數(shu)量級。
(5)流體必(bì)須要充滿管(guǎn)道(非滿管型(xíng)例外)，水.平安(ān)裝時電極中(zhōng)心軸🛀🏻線應略(luè)低于管道中(zhong)心線。若是垂(chuí)直安裝，最好(hǎo)是流向要自(zì)下而上;若流(liú)向必須要從(cóng)上向🈲下，一定(dìng)💋要有背🔆壓，保(bao)證流體能充(chong)滿管。測兩相(xiàng)流時🔞推薦垂(chui)直安裝，防止(zhi)水平安裝✏️時(shi)下半部局部(bù)磨損嚴重，低(dī)流速時固相(xiàng)沉澱🔴等缺點(diǎn)。
(6)電磁流量計(jì)的精度和被(bèi)測介質的流(liú)速和測量範(fan)🌈圍有直🏒接的(de)關系。
(7)設計時(shi)，--定要考慮周(zhōu)邊是否有大(dà)電機或是大(dà)變壓器等,以(yi)👉免引起電磁(cí)幹擾。
(8)應用在(zài)混合相流體(tǐ)時，選擇不會(hui)引起相分離(lí)的場所。測量(liang)雙組分液體(tǐ)時,避免裝在(zai)混合尚未均(jun1)勻的下遊;測(ce)量化學反應(yīng)管道時，要裝(zhuang)在反應充分(fèn)完成✊段的下(xia)遊，避免🔱導電(diàn)率不均勻。
(9)盡(jin)可能避免測(ce)量管内變成(cheng)負壓，以防氟(fú)塑料.襯裏的(de)傳感器脫落(luo)。
(10)避免振動過(guo)大的場合,尤(you)其是一體化(huà)電磁.流量計(jì)。
(11)有可能結晶(jīng)液體，電磁流(liu)量計要慎用(yòng)。因爲電磁流(liu)量計的❌測量(liàng)管難以實施(shi)保溫伴熱，測(ce)量管上因降(jiang)溫而‼️結成一(yī)層固體，導緻(zhi)信号源内阻(zu)變得很大,儀(yí)表示值失常(cháng)。
(11)有可能結晶(jīng)液體，電磁流(liu)量計要慎用(yòng)。因爲.電磁流(liú)量計的測量(liàng)管難以實施(shi)保溫伴熱，測(cè)量管.上因降(jiang)溫而結成一(yi)層固體，導緻(zhì)信号源内阻(zu)變得很大,儀(yi)表示值失常(chang)。
(12)一般功耗大(dà)的情況下最(zui)好應用220VAC交流(liú)勵磁的型号(hào)👣，這樣就可以(yǐ)避免現場不(bu)可見因素的(de)幹擾。
(13)盡管電(diàn)磁流量計要(yao)求的直管段(duan)長度相對于(yú)其他🈚流量計(jì)💞來說很短，但(dan)是在設計過(guò)程中還應該(gai)充分🐕考慮這(zhe)個問題，不要(yào)在傳感器上(shàng)遊的近處裝(zhuāng)有截止閥。
5電(diàn)磁流量計在(zai)某濃硝酸項(xiang)目中的應用(yong)
某化肥廠濃(nong)硝酸項目的(de)吸收合成部(bù)分爲整個裝(zhuang)置的核心部(bu)🎯分，其硝酸介(jiè)質的流量檢(jiǎn)測也爲整個(ge)項目的關鍵(jiàn)部分,要求測(ce)量準确且精(jīng)度達到0.25%。由于(yu)測量介質硝(xiao)酸具有強腐(fu)蝕性,綜合地(di)考慮測量的(de)安全、準确和(hé)經濟性,選用(yong)電磁🐕流量計(ji)來✉️進行流量(liang)🥵檢測，下面對(dui)應用過程中(zhōng)幾點關鍵問(wen)題進行闡述(shu)。
此項目介質(zhi)爲硝酸，具有(yǒu)強腐蝕性，但(dàn)溫度最高爲(wèi)110'℃,所以選擇襯(chèn)PTFE。
5.2特殊介質的(de)滲透問題
(1)水(shui)的滲透
水的(de)滲透包含了(le)黑液滲透、酸(suān)溶液、堿溶液(ye)滲透。其中黑(hēi)✍️液的主要組(zu)成分NaOH、NaHS、NaCl、木質素(sù)纖維素高溫(wen)鹽液等;酸堿(jian)溶液包含濃(nong)硝酸、氫💛氟酸(suān)、氫氧化鈉。
(2)非(fei)水的滲透
非(fei)水滲透主要(yào)爲CIO2。
一般情況(kuang)，PTFE/PFA是不易被水(shui)沾濕，但是在(zài)含鹽濃度高(gāo)時，PTFE/PFA便具有親(qīn)水性了，含鹽(yan)濃度越高、壓(ya)力高、溫度高(gao)時，滲透🈲速度(du)加倍。滲透模(mo)式以水分子(zǐ)以水蒸氣形(xing)式吸附、水分(fen)子在襯裏内(nei)🐅擴散、水🎯分子(zǐ)從♈襯裏擴散(sàn)到✨襯裏與管(guǎn)🧡壁之間(水不(bú)吸附在襯裏(lǐ)背面，最終凝(ning)結成水滴)3種(zhong)形式，-旦通路(lù)形成，滲透急(jí)劇加速,造成(cheng)傳感器故障(zhàng)。
此項目爲第(dì)--種情況即水(shui)的滲透,爲防(fang)止此現場.發(fa)生，首💯先增加(jiā)襯裏厚度延(yan)長滲透時間(jiān)，然後選用淚(lèi)孔形🔴式，在管(guan)壁✏️上開小孔(kǒng),提供釋放通(tong)路,這樣滲透(tòu).的介質不會(huì)積存在襯🎯裏(li)與管道間，也(ye)🏃🏻就不會産生(sheng)氣泡。
5.3電極材(cái)質選擇問題(tí)
适當的電極(ji)選擇和設計(jì)減少結垢，增(zeng)加過程穩定(dìng)性🤞，降低維護(hù)成本。對于不(bu)産生結晶、結(jie)疤、不沾污電(dian)極的介質，可(ke)用标準電極(jí)🏃♂️;否則用刮刀(dao)式清垢電極(ji)或有清洗連(lián)接裝置的⛱️電(diàn)極。對于測污(wu)場合,還可以(yǐ)選用可換🥰式(shi)電極。設計時(shí)候要考慮能(neng)否加旁路管(guan)或便于清洗(xi)的連接和預(yù)置入孔，用來(lai)清除電極污(wū)垢和測量管(guan)内✉️壁。電極形(xing)狀可以設計(ji)成紐扣式和(hé)⭐子彈頭式的(de)，當磨損成爲(wei)主要因素的(de)時候選用紐(niu)⭕扣式的電極(ji)形式,當🧡覆蓋(gai)成爲主要因(yin)素的時候選(xuan)用子彈頭式(shì)的電極形⚽式(shi)。常見電極材(cái)質見表2。此項(xiàng)👌目中覆蓋并(bìng)不是主要因(yin)🚶♀️素,所以選用(yòng)紐扣形式的(de)電極形式。
6結(jie)束語
近幾年(nian)無論在理論(lùn)分析.上還是(shi)在實踐應用(yong)上,電磁流量(liang)計都有了很(hěn)大的改進和(hé)發展，具有很(hen)高的可靠性(xìng)、安🔴全性、可用(yòng)性，加深了解(jie)儀表的原理(li)結構及性能(néng)，從根本上保(bao)證儀表的可(kě)靠性,保障系(xi)統能㊙️更穩定(dìng)安全的運行(hang)㊙️。
以上内容源(yuán)于網絡，如有(you)侵權聯系即(jí)删除!
