摘要:電磁(ci)流量計
的(de)工作原理(lǐ)、結構及相(xiàng)關特性,電(dian)磁流量計(ji)在濃硝酸(suan)🐅項目中的(de)♋應用及選(xuǎn)型時注意(yi)事項。
随着(zhe)石油化工(gong)裝置中工(gong)藝與設備(bei)越來越複(fu)雜，對流體(tǐ)檢測的可(ke)靠性要求(qiu)也越來越(yuè)高。特别對(dui)腐蝕性流(liu)體、髒污流(liú)㊙️體、高👉粘性(xìng)流體、多相(xiàng)流體、特大(da)流量、微小(xiao)流量等測(cè)量成爲重(zhòng)點關注問(wen)題。電磁流(liu)量計是自(zì)差壓、浮子(zi)及容積式(shì)之後用量(liang)最大🈚的儀(yí)表,能測量(liàng)常規流🚶♀️量(liang)儀表無法(fǎ)測量的腐(fu)蝕性流體(tǐ)、多相流體(ti)等介質📧。
1電(diàn)磁流量計(jì)工作原理(li)
電磁流量(liang)計是-種測(ce)量導電液(ye)體體積流(liu)量的儀表(biǎo)。其工作🤩原(yuán)理🈚是基于(yú)法拉第電(diàn)磁感應定(ding)律,感應電(diàn)勢與👨❤️👨流速(sù)之間的關(guan)系式爲:.
E=kBDv(1)
式(shì)中:
E爲感應(ying)電勢,V;
k爲系(xì)數;
B爲交變(bian)矩形波磁(cí)感應強度(du),T;
D爲傳感器(qì)通道(測量(liàng)管)的内徑(jing),m;
爲流體在(zài)通道内的(de)平均流速(sù),m/s。
設液體體(ti)積流量爲(wèi):
由式(1)可知(zhī)，感應電勢(shì)與流體的(de)平均流速(su)成正比關(guān)系。流體🛀🏻所(suǒ)感應的電(diàn)勢由兩隻(zhī)與液體接(jiē)觸的電極(ji)檢出🌈,并傳(chuán)送至♋轉換(huàn)🏃🏻♂️器，由轉換(huàn)器完成信(xìn)号放大,并(bìng)轉換成标(biāo)準的輸出(chū)信号輸送(sòng)至顯示器(qi)和累計單(dān)元。
2電磁流(liu)量計結構(gòu)與分類
(1)電(diàn)磁流量計(ji)由流量傳(chuán)感器和轉(zhuǎn)換器兩大(dà)部.分組成(cheng)。傳☁️感器中(zhong)的測量管(guǎn)上下裝有(you)激磁線圈(quān)，通激磁電(diàn)流後産生(sheng)磁場穿過(guò)測量管,-對(dui)電極裝在(zai)測量管内(nei)壁與⭐液體(ti)相接觸，引(yin)出感應電(dian)勢,送到轉(zhuan)換器,轉換(huan)成與體積(jī)流量成正(zheng)比的電壓(ya)信号。
(2)市場(chang)上通用型(xing)産品和特(tè)殊型儀表(biao)可以從不(bú)同角度分(fen)類:
1)按激磁(cí)電流方式(shì)分類:直流(liu)激磁、交流(liú)(工頻或其(qí)他頻率)激(ji)磁、低頻矩(ju)形波激磁(ci)和雙頻矩(ju)形波激磁(ci);
2)按輸出信(xìn)号連線和(he)激磁(或電(diàn)源)連線的(de)制式分類(lei)🐉:四線制和(hé)二❄️線制;
3)按(àn)轉換器與(yu)傳感器組(zǔ)裝方式分(fen)類:分離型(xing)和一體型(xing);
4)按流量傳(chuan)感器與管(guǎn)道連接方(fang)法分類:法(fǎ)蘭連接、法(fǎ)蘭夾裝🐪連(lian)接☎️、衛生型(xing)連接和螺(luó)紋連接;
5)按(an)流量傳感(gan)器電極是(shi)否與被測(ce)液體接觸(chù)分類:接觸(chu)型和♊非🐆接(jie)觸型;按流(liú)量傳感器(qì)結構分類(lèi):短管型和(hé)插入型💃🏻;
6)按(an)用途分類(lèi):通用型、防(fáng)爆型、衛生(sheng)型、防侵水(shuǐ)型、潛水型(xíng)和插入型(xíng)等。
3電磁流(liú)量計的特(tè)點
3.1電磁流(liu)量計的優(yōu)點
(1)電磁流(liú)量計的變(bian)送器結構(gòu)簡單,沒有(you)可動部件(jiàn),測量通道(dào)是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑(hua)直管。所以(yǐ)當流體通(tōng)過時不會(huì)引起任何(hé)附加的壓(yā)力損失,同(tóng)時它不會(huì)引起諸如(rú)磨損,堵塞(sāi)等問題。特(tè)别适用于(yú)測量帶有(you)固體顆粒(li)的礦漿、污(wu)水等液固(gu)兩相流體(ti)及各種粘(zhān)性較大的(de)漿液等。
(2)易(yì)于選擇與(yǔ)流體接觸(chu)件的材料(liào)品種,可應(yīng)用于腐蝕(shí)性流體。由(yóu)于它結構(gòu)上無運動(dòng)部件,故可(kě)通過附上(shang)耐腐蝕絕(jué)緣襯裏和(hé)選擇耐腐(fu)材料制成(cheng)電極,起👌到(dao)很好的耐(nài)腐蝕性能(neng)，使之可用(yong)于各種腐(fǔ)蝕性介質(zhi)的測量🌈。
(3)電(dian)磁流量計(ji)不産生因(yin)檢測流量(liàng)所形成的(de)壓力損失(shī)，儀表的阻(zu)力僅是同(tóng)一長度管(guǎn)道的沿程(cheng)阻力，節能(neng)效果顯著(zhe),對于要求(qiu)低阻力損(sun)失的大管(guan)徑供水管(guan)道最爲适(shi)合‼️。
(4)電磁流(liú)量計是一(yī)種體積流(liu)量測量儀(yi)表，在測量(liang)過程中,它(ta)不受被測(ce)介質的溫(wēn)度、粘度、密(mì)度以及電(diàn)導率(隻要(yào)在♉某阈💘值(zhí)以上的一(yī)定範圍内(nei))的影響。因(yīn).此，電磁流(liú)量計隻需(xū)經水标定(dìng)以後，就可(ke)😄用來測量(liang)其它導電(dian)性🌈液體的(de)流💛量,而不(bu)需要附加(jia)溫度壓力(li)補🏃償等其(qi)它修正。
(5)與(yǔ)其他大部(bu)分流量儀(yi)表相比，前(qian)置直管段(duan)要求較低(di);
(6)電磁流量(liang)計測量範(fàn)圍度大，通(tong)常爲20:1~50:1,可選(xuǎn)流量範圍(wei)寬;滿💋度值(zhi)液體流速(sù)可在0.5~10m/s内選(xuan)定。有些型(xíng)号儀表可(ke)在現場根(gēn)據需👌要擴(kuò)大和縮小(xiǎo)流量(例如(rú)設有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常(cháng)數)不必取(qǔ)下作離線(xiàn)實流标定(ding)。
(7)電磁流量(liàng)計的量程(cheng)範圍極寬(kuān),同一台電(diàn)磁流量計(jì)的量程比(bǐ)❄️可達1:100。此外(wài)，電磁流量(liàng)計隻與被(bèi)測介質的(de)平均流速(su)🐪成正比，而(ér)與軸對稱(chēng)分布下的(de)流動狀态(tài)(層流或紊(wen)流)無關。
(8)電(dian)磁流量計(ji)的口徑範(fàn)圍比其他(ta)品種流量(liang)儀表寬,從(cong)幾mm到3m,可測(ce)👨❤️👨正反雙向(xiang)流量和脈(mò)動流量。隻(zhī)要脈動📧頻(pín)率低于激(ji)磁頻率很(hen)多,儀表輸(shu)出本質上(shàng)是線性的(de)。
(9)電磁流量(liàng)計無機械(xiè)慣性,反應(yīng)靈敏,可測(ce)量瞬時脈(mò)動流量，而(ér)✔️且📱線性好(hao)。因此,可将(jiang)測置信号(hào)直接用轉(zhuan)換器線性(xìng)地轉換成(cheng)标準信号(hào)輸出,可就(jiu)地指示，也(yě)💋可遠距離(li)傳送。
3.2電磁(ci)流量計不(bu)足之處.
主(zhǔ)要包括如(ru)下幾點:
(1)電(dian)磁流量計(ji)不能用于(yu)測量氣體(ti)、蒸氣以及(jí)含有大㊙️量(liàng)🏃🏻♂️氣體較多(duo)和較大氣(qì)泡的液體(tǐ)。
(2)電磁流量(liàng)計目前還(hái)不能用來(lai)測量電導(dao)率很低的(de)液體介質(zhì)，被測液體(tǐ)介質的電(dian)導率不能(néng)低于5μs/cm,相當(dāng)于蒸餾水(shui)的電⛷️導率(lü),對石油制(zhi)品或者有(yǒu)機溶劑等(deng)還無能爲(wèi)力。
(3)由于測(cè)量管絕緣(yuán)襯裏材料(liao)受溫度的(de)限制，目前(qian)工業電磁(ci)流量🐇計還(hai)不能測量(liang)高溫高壓(ya)流體。有些(xie)型号儀表(biao)用于過低(di)于室溫的(de)液體，因測(cè)量管外凝(ning)露(或霜)而(er)🥵破壞絕緣(yuán)。
(4)電磁流量(liang)計受流速(sù)分布影響(xiang),在軸對稱(cheng)分布的條(tiao)🔞件❓下，流量(liàng)信号與平(píng)均流速成(chéng)正比。所以(yǐ)，電磁流量(liang)計前🤞後也(yě)必須有一(yi)-定長度的(de)前後直管(guǎn)段。
(5)電磁流(liu)量計易受(shou)外界電磁(cí)幹擾的影(yǐng)響。
4電磁流(liu)量計選型(xíng)中注意事(shì)項
(1)根據測(ce)量介質的(de)特性、工況(kuàng)條件。選擇(zé)合适.的襯(chèn)裏材質，應(ying)考慮介質(zhì)的腐蝕性(xìng)、摩擦性及(jí)操作工況(kuang)的溫度壓(ya)力等。
(2)選擇(ze)合适的電(diàn)極材質，避(bi)免材質與(yǔ)被測介質(zhi).不匹🏃♀️配而(er)發生電極(jí)表面化學(xué)反應形成(chéng)鈍化膜、形(xing)成極化現(xian)象産生電(dian)勢或🐇形成(cheng)觸媒作用(yòng)生成酸霧(wu)等。
4電磁流(liú)量計選型(xíng)中注意事(shì)項
(1)根據測(ce)量介質的(de)特性、工況(kuàng)條件。選擇(ze)合适的襯(chen)裏材質,應(yīng)考👌慮介質(zhì)的腐蝕性(xìng)、摩擦性及(jí)操作工況(kuang)的溫度壓(yā)力☀️等。
(2)選擇(ze)合适的電(diàn)極材質,避(bì)免材質與(yǔ)被測介質(zhi)不匹配而(ér)☁️發生電極(ji)表面化學(xue)反應形成(cheng)鈍化膜、形(xing)成極化現(xiàn)象産生電(dian)勢或形成(chéng)觸媒作用(yòng)生成酸霧(wu)等。
(3)必須注(zhù)意接地問(wèn)題，其中有(you)接地帶、接(jiē)地環、接地(di)電極和襯(chèn)裏保護器(qi)，都必須要(yao)合理接地(dì)。爲了使測(ce)量準确和(he)電極不會(hui)發生電流(liú)腐蝕，電磁(ci)流量傳感(gǎn)器必須單(dan)獨接地，并(bing)使傳👌感器(qi)和流體大(da)約處于相(xiàng)同電位，分(fen)離⛷️型電磁(cí)流量計,原(yuan)則上接地(dì)應在傳感(gǎn)器側，轉換(huan)器接地應(ying)在同一接(jie)地點。
通常(cháng)傳感器的(de)内裝參比(bi)電極或金(jīn)屬管能确(que)保所許的(de)電位平衡(héng)。因此,可通(tong)過内裝的(de)參比電極(ji)和金屬管(guǎn)将管中流(liu)體接地，将(jiang)傳感器的(de)接地片與(yǔ)接地線相(xiàng)連。如果傳(chuan)感器安裝(zhuang)于帶陰極(jí)腐蝕保護(hù)管道上，除(chu)了傳感器(qi)和接地環(huán)一起接地(dì)外,還😘要用(yong)粗銅線繞(rào)過傳感器(qì)跨接在管(guǎn)道的兩法(fǎ)蘭.上,使陰(yin)極保護電(dian)流與傳感(gǎn)器之間隔(ge)離。
對于金(jīn)屬非接地(dì)管道,應用(yòng)粗銅線連(lián)接,保證法(fa)蘭至法蘭(lan)和法蘭到(dào)傳感器是(shì)連通的;對(dui)于非導電(dian)的塑料管(guǎn)或襯裏管(guǎn),如果沒有(you)參比電極(ji)或由于電(dian)位🤩平衡電(dian)流的存在(zai)，需将流體(ti)通過接地(dì)環接地。
(4)保(bao)證被測介(jiè)質導電率(lü)必須大于(yú)電磁流量(liàng)計所要求(qiu)的最小導(dao)電率。但實(shí)際情況有(you)時很不理(li)想，一些⛷️低(di)度♻️蒸餾水(shui)和去離子(zǐ)水随然導(dao)電率大于(yu)5μS/cm,但出現輸(shu)出晃動，因(yīn)此👈建議穩(wěn)定測量🚶的(de)導電率下(xia)限值要高(gāo)1~2個數量級(jí)。
(5)流體必須(xū)要充滿管(guan)道(非滿管(guan)型例外)，水(shui).平安裝時(shí)電極中心(xin)軸線應略(lue)低于管道(dao)中心線。若(ruo)是垂直安(an)裝，最🈲好是(shi)流向要自(zì)📱下而上;若(ruò)流向必須(xu)要從上向(xiang)下，一定要(yào)有背壓，保(bao)證流體能(neng)🔱充滿管。測(ce)兩相流時(shí)推薦垂直(zhi)安裝，防止(zhi)水平安裝(zhuāng)時下半部(bù)局部磨損(sun)⛹🏻♀️嚴重，低流(liú)速時固相(xiang)沉澱等缺(que)點。
(6)電磁流(liu)量計的精(jing)度和被測(cè)介質的流(liú)速和測量(liang)範圍🌈有✨直(zhí)🔞接的關系(xì)。
(7)設計時，--定(ding)要考慮周(zhou)邊是否有(you)大電機或(huò)是大變壓(ya)🌈器等⛱️,以免(mian)引起電磁(cí)幹擾。
(8)應用(yòng)在混合相(xiang)流體時，選(xuan)擇不會引(yin)起相分離(lí)的場所❌。測(cè)量雙組分(fen)液體時,避(bì)免裝在混(hùn)合尚未均(jun)勻的下遊(you);測量化學(xue)✂️反應管道(dao)時，要裝在(zài)反應充分(fen)完成段的(de)下遊，避免(mian)導電率✨不(bu)均勻。
(9)盡可(kě)能避免測(ce)量管内變(bian)成負壓，以(yi)防氟塑料(liào).襯裏🥰的傳(chuán)感器脫落(luò)。
(10)避免振動(dòng)過大的場(chang)合,尤其是(shi)一體化電(dian)磁.流量計(ji)。
(11)有可能結(jié)晶液體，電(diàn)磁流量計(jì)要慎用。因(yin)爲電磁流(liu)量計的測(cè)量🌐管難以(yi)實施保溫(wen)伴熱，測量(liàng)管上因降(jiang)溫而🧑🏽🤝🧑🏻結成(chéng)💞一層固體(ti)，導緻信号(hào)源内阻變(biàn)得很大,儀(yí)表示值失(shī)常。
(11)有可能(neng)結晶液體(ti)，電磁流量(liàng)計要慎用(yòng)。因爲.電磁(cí)流量計☀️的(de)測量管難(nan)以實施保(bǎo)溫伴熱，測(cè)量管.上因(yin)降溫而💋結(jie)成一層固(gu)體🙇♀️，導緻信(xìn)号源内阻(zu)變得很大(dà),儀表示值(zhí)失常。
(12)一般(ban)功耗大的(de)情況下最(zuì)好應用220VAC交(jiao)流勵磁的(de)型号，這樣(yang)就可以避(bì)免現場不(bú)可見因素(su)的幹擾。
(13)盡(jin)管電磁流(liú)量計要求(qiú)的直管段(duàn)長度相對(dui)于其他流(liu)量計來說(shuō)很短，但是(shì)在設計過(guò)程中還應(ying)該充分考(kǎo)慮這個問(wèn)題🤟，不要在(zài)傳♈感器上(shang)遊的近處(chù)裝有截止(zhǐ)閥。
5電磁流(liú)量計在某(mǒu)濃硝酸項(xiang)目中的應(yīng)用
某化肥(féi)廠濃硝酸(suan)項目的吸(xī)收合成部(bu)分爲整個(gè)裝置的🔞核(hé)心部分，其(qí)硝酸介質(zhì)的流量檢(jiǎn)測也爲整(zhěng)個🔴項目的(de)關鍵部分(fèn),要求測量(liàng)準确且精(jīng)度達到0.25%。由(yóu)于測量介(jie)質硝酸具(jù)有強腐蝕(shi)性,綜合地(dì)考慮測量(liàng)的安全、準(zhun)确和經濟(ji)性,選用電(diàn)磁流量計(ji)來進行流(liu)量檢測，下(xià)面對應用(yòng)過程中幾(ji)點關鍵問(wen)⭕題進行闡(chan)述🛀🏻。
此項目(mu)介質爲硝(xiāo)酸，具有強(qiang)腐蝕性，但(dàn)溫度最高(gao)爲110'℃,所以🔴選(xuan)擇襯PTFE。
5.2特殊(shu)介質的滲(shen)透問題
(1)水(shui)的滲透
水(shui)的滲透包(bao)含了黑液(yè)滲透、酸溶(róng)液、堿溶液(yè)滲透。其中(zhong)黑液的☎️主(zhu)要組成分(fen)NaOH、NaHS、NaCl、木質素纖(xian)維素高溫(wēn)鹽液等;酸(suān)堿🤩溶液🏃包(bao)含濃硝酸(suān)、氫㊙️氟酸、氫(qing)氧化鈉。
(2)非(fēi)水的滲透(tòu)
非水滲透(tou)主要爲CIO2。
一(yī)般情況，PTFE/PFA是(shi)不易被水(shuǐ)沾濕，但是(shì)在含鹽濃(nong)度高時，PTFE/PFA便(bian)具🏃🏻有親🈲水(shuǐ)性了，含鹽(yan)濃度越高(gāo)、壓力高、溫(wen)度高時，滲(shèn)透♍速度加(jiā)倍。滲透模(mó)式以水分(fen)子以水蒸(zheng)氣形式🙇🏻吸(xī)附、水分子(zi)在⛹🏻♀️襯裏内(nèi)擴散、水分(fèn)子從襯裏(li)擴散到襯(chèn)裏與管壁(bì)之間(水不(bu)吸附在襯(chèn)裏背面，最(zuì)終凝結成(cheng)水滴)3種形(xíng)式，-旦通路(lu)形成，滲透(tou)急劇加速(su),造成傳感(gǎn)器故障。
此(ci)項目爲第(di)--種情況即(jí)水的滲透(tòu),爲防止此(cǐ)現場.發🐉生(sheng)，首🌈先增🛀🏻加(jia)🏃♀️襯裏厚度(du)延長滲透(tou)時間，然後(hou)選用淚孔(kǒng)形式，在管(guǎn)壁上開小(xiǎo)孔,提供釋(shi)放通路,這(zhe)樣滲透.的(de)介質不會(hui)積存在襯(chèn)💋裏與管道(dao)間，也就不(bú)會産生氣(qì)泡。
5.3電極材(cai)質選擇問(wen)題
适當的(de)電極選擇(ze)和設計減(jian)少結垢，增(zeng)加過程穩(wěn)定性，降低(di)維📞護成本(běn)。對于不産(chǎn)生結晶、結(jié)疤、不沾污(wu)電極的介(jie)質，可用标(biāo)準電極;否(fou)則用刮刀(dāo)式清垢電(dian)極或有清(qing)😘洗連接裝(zhuang)置的電極(ji)。對于測污(wū)場合,還可(ke)以選用可(ke)換💰式電極(ji)。設計時候(hòu)要考慮能(neng)否加旁路(lù)管💚或便于(yú)清洗的連(lián)接和預置(zhi)入孔，用來(lái)清除電極(ji)污垢和測(cè)量管内壁(bì)。電極形狀(zhuang)可以設計(ji)成紐扣式(shi)和子彈頭(tou)式的，當磨(mó)損成爲主(zhǔ)要因素的(de)時候選用(yong)紐扣式的(de)電極形式(shi),當💰覆蓋成(cheng)爲主要因(yīn)素的時候(hou)選用子彈(dàn)頭式的電(dian)極形式。常(chang)見電極材(cái)質見表2。此(ci)項💃目中覆(fù)蓋并不是(shi)主要因素(su),所以選用(yòng)紐💞扣形式(shì)的💔電極形(xíng)式。
6結束語(yǔ)
近幾年無(wu)論在理論(lun)分析.上還(hái)是在實踐(jiàn)應用上,電(diàn)🧑🏽🤝🧑🏻磁流量計(jì)都🈲有了很(hěn)大的改進(jìn)和發展，具(ju)有很高的(de)可靠性、安(an)全性、可用(yòng)性，加深了(le)解儀表的(de)原理結構(gou)及性能，從(cóng)根本上保(bǎo)證儀表的(de)可靠性,保(bǎo)障系統能(neng)更穩定安(an)全的運行(háng)。
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