摘要:着重介紹了(le)電磁流量計 的原(yuán)理、分類、特點及其(qi)安裝維護,并将其(qí)在化工領域的✏️發(fā)展做了相應的分(fen)析,同時重點探讨(tao)了在實際石油化(hua)工工程項目中電(dian)磁流量計的典型(xing)應用案例。以✊MTO裝置(zhi)(甲醇制烯🏃‍♂️烴裝置(zhi))堿液、氨液、漿液管(guǎn)道和共用工程管(guǎn)道爲工程背景,爲(wèi)電磁流♻️量計的正(zheng)确配置、選型提供(gong)了可行的參考方(fāng)案。
　　在石油化工生(sheng)産過程中,至關重(zhòng)要的環節就是流(liu)體流量參數的檢(jiǎn)測與控制,關系到(dao)整個生産過程的(de)安全與質量。所以(yi)🌍針對流量測量,如(rú)果能做到更爲高(gao)效、快速、及時、正确(què),就可以🍓較爲顯💜著(zhe)地提高産品的品(pǐn)質、降低企業的成(chéng)本、提升企業安全(quán)生産和🧑🏽‍🤝‍🧑🏻節能環保(bao)的能力。
　　電磁流量(liang)計傳感器沒有活(huo)動部件,具有無阻(zǔ)力,無壓☂️損的優點(dian),用于流量測量,可(ke)以盡可能減小工(gōng)藝管道内的阻力(li),且測量範圍大,測(cè)量精度高,符合現(xian)代工藝所倡導的(de)綠色☂️、節能、降耗的(de)特點,因而電磁流(liú)量計在石油化工(gōng)行業内得到較爲(wei)廣泛的認可,成了(le)業内用💞量較大的(de)流量儀表。但是電(diàn)磁流量計也有着(zhe)自身的使用、安裝(zhuāng)局限,所以以MTO裝置(zhi)堿液、氨液、漿液管(guǎn)道和共用工程管(guǎn)道爲工程背景,對(duì)電磁流量計的選(xuǎn)型和應用進行了(le)探讨。
1測量原理
　　電(diàn)磁流量計的工作(zuo)原理簡單來講就(jiu)是基于電磁感👅應(ying)定律。工藝管道中(zhong)的導電液體流過(guo)電磁流量👨‍❤️‍👨計的磁(ci)感線時,由于🐅導電(diàn)液體切割磁感線(xiàn),導電液體中會💋産(chan)生感⭐應電動勢,流(liú)量計中的傳感器(qi)會把電動勢測出(chu),由轉換🈲器轉換計(ji)算出相應的流量(liang),達到測量目的。感(gan)應電動勢的方向(xiang)、磁場的方向、導電(dian)🏃🏻液體的流動方向(xiàng)這三者是互相垂(chui)直的,如圖1所示🎯。
 
　　感應電動(dòng)勢U的計算公式如(ru)下:
U=kBDv
　　式中:U爲感應電(diàn)動勢(V);h爲系數;B爲磁(cí)感應強度(T);D爲測量(liàng)管内徑(m);υ爲導⛷️電液(ye)體在磁場中運動(dòng)的平均速度(m/s)。
2分類(lèi)
(1)電磁流量計按勵(lì)磁方式進行分類(lèi),有直流、交流、矩💃形(xíng).波勵磁等🔴。20世紀80年(nián)代以後,石油化工(gong)行業比較常用的(de)是低頻矩形波勵(li)磁,它具有功耗小(xiao)，穩定性高，可抗工(gōng)🌈頻幹擾,性價比高(gāo)等特⭐點。但是未來(lai)的電磁流量計的(de)發展方向會是雙(shuang)頻矩形波勵磁,這(zhè)種勵磁方式橫河(he)公司已率先🈲應用(yòng)于流量計,它在低(di)頻的基礎上疊加(jiā)了高頻矩形波,這(zhe)種形式使得流量(liang)計的快速響應性(xing)得到了進一步提(tí)升,穩定性和精🚩度(dù)上也更優。
(2)按組裝(zhuāng)形式進行分類,有(yǒu)分體型和一體型(xing)。目前石油化工❤️行(háng)業💛更爲常用的是(shì)一體型,但是當現(xiàn)場環境比💜較惡劣(liè)例🏃‍♀️如井下.有強力(li)振動的管道,或者(zhě)轉換器需🔞要安裝(zhuāng)在巡檢📱人員更易(yi)接近的場合就更(geng)需要 分體型電磁(ci)流量計 。
(3)按與管道(dào)的連接方式分類(lèi),有法蘭型、插人型(xíng)、夾持型.等。法蘭連(lian)接是傳統的連接(jiē)方式同時也是石(shí)油化工行業最爲(wei)常用的連🌂接方式(shì)。但是在一些管道(dao)相對較粗,或者安(an)裝條件嚴苛❄️的情(qíng)況下,插人式流㊙️量(liàng)計體積更小更有(yǒu)利于維護則更适(shì)用。
(4)按電極與被測(ce)液體是否接觸分(fen)類,有接觸型和非(fēi)🐕接觸🐅型。目前石油(you)化工行業常用的(de)還是接觸型的♉電(dian)磁👅流量❤️計。但是這(zhe)種傳統的電磁流(liu)量計對所測㊙️的液(ye)體有電導率的最(zuì)🌈低要求，且對一些(xiē)黏度較大，易沉積(ji)的流體測量較爲(wei)困難,未來需要打(da)破這種🈲局限,非接(jie)觸型電磁流量計(jì)将會是發展趨勢(shi),所以💘電容式電磁(cí)流量計也就應運(yùn)而生了。在國外,一(yī)些大的流量計公(gong)司可提供🌂此類産(chan)品💁如Fisher.橫河、Krohne等。但是(shi)其結構的設計、信(xin)号🙇🏻的檢測仍是當(dang)今的🤟研究熱點和(he)關鍵,且有待進一(yi)步優化。也正是因(yin)爲這些成本、技術(shù)上的難點,電💰容式(shì)流量計距離大規(gui)模的商業💋化生産(chǎn)還有一定的距離(li)。
3适用範圍和主要(yào)特點
　　電磁流量計(jì)廣泛用于導電液(ye)體的測量,可以測(cè)量♋像其🔆他儀⭕表♉不(bú)容易測量的一些(xie)酸、堿、鹽等易結晶(jīng)🔆腐蝕的溶液,也可(kě)以測量漿液等對(duì)流量計磨損性大(dà)的液固介質。當然(ran)也可以測量相對(duì)簡單的純水、污水(shui)等液🚩體。其主要⭕特(te)點如下:
(1)常用的 法(fa)蘭式電磁流量計(jì) 的測量管是一段(duan)無阻流檢測件的(de)直管,因而基本不(bu)會造成壓損,節能(neng)效果相對好。特别(bie)是在工藝管道壓(ya)力不高或💋工藝🛀對(duì)儀✉️表壓損有限制(zhì)時采用更有利。
(2)傳(chuán)感器結構可靠。因(yin)無阻流檢測件,也(yě)不會堵塞。石🚶‍♀️油化(huà)工行業中液體中(zhong)經常會含有催化(hua)劑、結晶物💛等固體(ti)顆粒，所以電磁流(liú)量計在測量液固(gu)兩相流㊙️體的情況(kuang)下也是有利的。
(3)測(ce)量範圍大。電磁流(liu)量計的量程比常(chang)規大于10:1,最高可達(dá)🆚100:1,優勢明🐕顯,且可任(rèn)意改變量程。流速(su)範圍一般爲1~6m/s,也可(ke)擴💃展到0.5~10.0m/s。
(4)電磁流量(liang)計所測體積流量(liàng)與流體的自身特(tè)性無關，也就是👣說(shuō)流體的溫度、壓力(li)、密度、黏度等不影(ying)響😍其測📐量結果。設(shè)液體體積流量爲(wei)Qv,Qv=πD²υ/4,根據U=hBDυ,可以确定U=4kBQυ/πD。由(yóu)此得出🛀,U與Q、呈線性(xìng)關系,流體的體積(ji)流量與介質的物(wu)性無關。所以電磁(cí)流量計在測量導(dǎo)電介質的體積流(liú)量之前隻要用最(zuì)簡單的液體水标(biāo)定即可,無♍需修正(zhèng)。當然🤩,這是在比較(jiào)理想的狀态下的(de)結論,工🏃🏻‍♂️程上一般(bān)可以采用近似🌂的(de)方法進行計算,對(duì)于實際存在的偏(pian)差,可以💰通過儀表(biao)的标定來🚩進行彌(mí)補。.
4安裝及維護
4.1接(jiē)地
　　由于電磁流量(liang)計測量的電勢相(xiàng)對比較微弱,有一(yī)💋點幹擾可能❓會影(ying)響測量結果,所以(yi)要良好的接地以(yǐ)保障其🧑🏾‍🤝‍🧑🏼穩定工作(zuo)。通常接地是通過(guo)接地環或用金屬(shǔ)導線連通來實現(xiàn)
(1)接地環安裝于流(liú)量計的法蘭面上(shàng),其内孔和導電❄️液(ye)體🌈接觸,環的邊緣(yuán)用導電材質接出(chū)并與轉換器信号(hào)連通。接地環的材(cái)料也要能耐流體(ti)的磨損與腐蝕,通(tōng)常與電⛷️極材質一(yī)緻。
(2)安裝在金屬管(guan)道中的電磁流量(liang)計,在傳感器法蘭(lan)和用戶法⛱️蘭之間(jiān)采用金屬導線連(lián)通,作爲接地的安(ān)裝🍉方式🔆。
4.2直管段要(yao)求
　　在實際應用中(zhōng),電磁流量計前後(hou)直管段都有一定(dìng)的要求來減少誤(wù)差。根據石油化工(gong)行業的經驗,大部(bù)分場合,前直管段(duàn)大于等于5D,後直管(guǎn)段大于等于3D即可(ke)。但是在某些安裝(zhuāng)條件嚴苛，空間常(cháng)常無法滿足的情(qíng)況下,後直管段大(dà)于2D也能滿足測量(liàng)要求。
4.3安裝位置
(1)電(dian)磁流量計不能用(yòng)于低導電率液體(ti)測量(電導率不低(di)于5x10-6S/cm的流⭐體,例如石(shí)油化工行業中的(de)石油制品、除鹽水(shuǐ)、有機溶劑等。也不(bu)能測量氣體、蒸汽(qi)以及黏度特别大(da)的液體。
(2)由于電磁(ci)流量計一般不用(yong)于較高、較低溫度(dù)工況。如✏️.不可避免(miǎn)🔴,可參考表1~2對電極(jí)和襯裏的材料做(zuo)相應的選擇。
(3)電磁(cí)流量計安裝的管(guan)道應是介質完全(quán)充滿的管道,保證(zhèng)電極浸入。
(4)電磁流(liu)量計的測量管中(zhōng)如果出現氣體聚(jù)集或有氣泡現象(xiang)時,此時測量誤差(chà)會增大,所以要盡(jìn)量将流量計安㊙️裝(zhuang)于低位🔞，盡量避開(kāi)安裝在管道的最(zuì)高點。
(5)盡量避免安(an)裝在有振動的地(dì)方,如果不可避免(mian),可選擇加固管道(dào)和傳感器,以減輕(qīng)振動帶來的影響(xiang)。
(6)盡量避免安裝在(zài)電磁場或者電磁(ci)場變化劇烈的地(dì)🚶方，如大型變壓器(qi)、電機等強電磁設(shè)備附近(5)
(7)當選擇 插(cha)入電磁流量計 且(qiě)管道是水平或傾(qīng)斜時,探頭插入的(de)位置應在管道中(zhong)心🤩線🈚平面上下45°的(de)範圍内,且探頭的(de)中心線應與管道(dào)中心線垂直。
5應用(yòng)案例分析
5.1在MTO裝置(zhì)中的應用
　　以甲醇(chun)制烯烴裝置(MTO裝置(zhi))爲例，介紹在實際(jì)石油化工行業中(zhong)電磁流量計的若(ruo)幹應用。在設計中(zhong)分别在自🌍烯烴分(fen)離裝置流人🔞的20%堿(jian)液管道、氨水管道(dào)、至廢液處理單元(yuan)循環漿液管道上(shàng)設置🐇電磁流量計(jì)。這些管道中介質(zhi)的特點是:髒、污流(liú)體,且具有一定的(de)腐蝕性磨損性,并(bìng)且均爲導電流體(ti)。同時,工藝管🙇🏻道壓(ya)力普遍不高,壓力(li)損失盡量小，且要(yào)求儀表測⁉️量精度(du)又相對較高。鑒于(yu)上述工況特點及(ji)要求,選用了電磁(ci)流量計來滿足工(gong)藝測量。由于💘電磁(cí)流量計電極和襯(chèn)裏與介質直接接(jie)觸,根據項目實際(ji)情況,尤其是介質(zhi)的💁特性,選擇合适(shì)的電極材料和襯(chen)裏材料尤爲關鍵(jiàn)。
5.1.1根據被測介質的(de)腐蝕性特性選擇(zé)電極材料
　　電磁流(liu)量計中的電極起(qǐ)着重要的傳輸電(diàn)信号的作用。電信(xìn)号的傳遞是否正(zhèng)确,關系到整個電(dian)磁流量計⭐精度、精(jīng)度,是至關重要的(de)一個環節。而信号(hào)傳遞的正确率主(zhu)要的影響因素是(shi)電極表面質量及(ji)材料性能,所以不(bú)同的介質流量應(yīng)選擇☎️與之相适應(ying)的電極材料,這樣(yàng)才能🔴盡可能保證(zhèng)測量的正确率,同(tóng)時延長整個流量(liang)計的使用壽命。表(biǎo)1是石油化工行業(ye)常🐇見電極材料的(de)耐腐蝕性能,針對(duì)上述裝✌️置,20%堿液和(hé)氨液屬于強腐蝕(shi)介質,選用哈💰氏合(he)金作爲電極材料(liào)。循環漿液🙇🏻的腐蝕(shí)性不高，則選用✔️304L不(bú)鏽☁️鋼作爲電極材(cái)料,這樣選擇滿足(zu)測量要求正确率(lü)和經濟性要求,儀(yí)表運行至今效果(guo)良好。
 
5.1.2根據被測介(jiè)質的磨損性及溫(wen)度來選擇村裏材(cai)料
　　襯裏敷設于流(liu)量計測量管内側(cè),襯裏必須是電絕(jué)🐆緣材料🈚。根⁉️據表2石(shí)油化工行業常見(jian)襯裏材料的性能(néng),在20%堿液管道🏃、氨水(shui)管道上,電磁流量(liang)計選用PTFE作爲襯裏(li)材料,介質的溫度(du)也在PTFE的适用範圍(wei)之内。PTFE是石油化工(gong)行業比較常用的(de)襯裏材料。但是循(xun)環漿液因爲介質(zhi)可能含有催化劑(ji)等雜質,選擇聚氨(ān)酯橡膠性能尚可(kě),且耐磨性相當于(yu)天然橡膠的10倍，但(dan)是它的缺點是耐(nài)溫太低;氯丁橡膠(jiao)更适合大口徑的(de)傳感器，所以針對(dui)循環漿液就最好(hao)選用PFA作爲襯裏🧑🏽‍🤝‍🧑🏻材(cái)料,提高其耐磨性(xìng)。這種選擇💯使得裝(zhuāng)置運行效果安全(quan)且高效。
 
5.2在公用工(gōng)程部分的應用
　　目(mù)前正在建設中或(huò)已建成的石油化(huà)工裝置中,公用工(gōng)程部分✉️循環冷水(shui)管道、新鮮水管道(dào)通常選用電磁🤩流(liú)量計來測量流量(liàng)。管道的主要特點(dian)是:循環冷水管道(dao)工藝管徑大💃、壓力(li)低🔆、水中含有氯化(hua)物等腐蝕性介質(zhì);且循環冷水管道(dao)和新鮮水管道經(jing)常敷設在地面以(yi)下。這就要求流量(liàng)計首先安裝方便(biàn)🌈,電磁流量計可水(shui)平.垂直或傾斜任(rèn)意角度安裝。但是(shì)在這種場合選用(yòng)電磁流量計需注(zhu)意:
(1)需維護方便,電(dian)磁流量計應選用(yòng)分體式,傳感器裝(zhuāng)于工藝管⛱️道,轉換(huàn)器可裝在傳感器(qi)附近或儀表室,相(xiang)距數十☀️到數百米(mǐ)。這樣,轉換器既可(kě)放在地面以上,也(yě)可遠離相對惡劣(lie)的現場環境,電子(zi)部件的檢查、調整(zhěng)和設定比較方便(bian)。但是在安裝過程(cheng)中,對敷✉️線的要求(qiu)就比較嚴格,否則(zé)易引人幹擾信号(hào)。
(2)根據國标CB/T4208-20176],關于外(wài)殼防護等級的标(biao)準爲:IP65爲防噴水型(xíng),IP66爲防👨‍❤️‍👨止猛烈噴水(shuǐ)型,IP67爲短時間防浸(jin)水型,IP68爲連續🔞浸水(shui)型，能長期在水中(zhōng)工作。循環冷水管(guan)道和新鮮水管道(dao)📱常敷設在地面以(yi)下,一💋般會設置儀(yí)表井來安裝電磁(cí)流量計的傳感單(dān)元,因此此種工況(kuàng)下,電磁流量計的(de)傳感器的外🈚殼防(fang)護等級應選IP68。
6結束(shu)語
　　電磁流量計具(jù)有精度高、可測範(fan)圍大、壓損小、可靠(kao)性好、使用方便、維(wei)護量小等特點,在(zài)石油化工行業得(de)到🈲了廣泛的應用(yòng)。但同時也因爲其(qí)本身的--些局限性(xìng),要求用戶在正确(què)地選擇和應用電(dian)磁流量計✂️之前應(yīng)充分掌握測量工(gōng)況的各項條件及(ji)其流量計本身的(de)各項要求。隻有這(zhe)樣才能正确地選(xuan)擇、應🔅用電磁流.量(liàng)計,保證測量精度(dù)😘,爲安全生産打下(xià)堅實的基礎。

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