電磁流量計在化工生產(chǎn)中應(yīng)用
電磁流量計在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
摘.. 要: 電磁流量計( 以下簡稱EMF) 是化工生產(chǎn)中測量導(dǎo)電液體流量的工具。簡述了EMF 的工作原理, 討論了EMF 的特點及在各產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用, 分析了EM F 選用的考慮要點和注意事項, 詳細(xì)介紹了儀表的安裝條件、環(huán)境條件、維護方法及使用技巧。
關(guān)鍵詞: 電磁感應(yīng); 電導(dǎo)率; 流量特性; 體積流量
.. .. 流量是化工生產(chǎn)中重要的測定參數(shù)之一, 就測量導(dǎo)電液體流量而言, 不管目的是監(jiān)控還是計量, EMF 都能做到測量穩(wěn)定、可靠、精度高、易維護。在儀表選型和使用時, 筆者結(jié)合實際應(yīng)用總結(jié)一些要點介紹給大家供參考。
1 .. EMF的工作原理
EMF 的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律, 即導(dǎo)體在磁場中切割磁力運動時在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如圖1 所示, 在EMF 測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿, 上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時, 則會產(chǎn)生感應(yīng)電勢, 由管道內(nèi)部的兩個電極測量并引出感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯( 橡膠, 特氟隆等) 實現(xiàn)流體與測量電極的電磁隔離。假設(shè)電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場強度B( T) 為恒定, 產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ue( V) 正比于流體平均速度v ( m/ s) , 系數(shù)為k, 測量管內(nèi)徑L( m) 為已知, 則體積流量Qv ( m3 / s) 可通過如下公式計算: Ue= kBL v ( 1. 1) Qv= ..L2v/ 4= ( ..L/ 4kB) Ue ( 1. 2) EMF 由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測量管上下裝有勵磁線圈, 通勵磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管, 一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸, 引出感應(yīng)電勢, 送到變送器。勵磁電流則由變送器提供。
2 .. 智能電磁流量計的特點
1) 結(jié)構(gòu)簡單, EMF 的測量管道是一段無阻流擾動件或節(jié)流件的光滑直管, 不易發(fā)生堵塞、磨損等問題。因此, EMF 特別適用于含固體顆?；蚶w維的液圖1 .. 測量原理固兩相流體, 如紙漿、泥漿、礦漿、煤水漿和污水等。
2) 由于沒有節(jié)流件, 儀表幾乎無壓力損失, 僅消耗10~ 20W 的電功率, 這點與節(jié)流的差壓式流量計相比, 其節(jié)能效果成為EMF 發(fā)展的一大優(yōu)勢。
3) EMF 所得的體積流量, 實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力、雷諾數(shù)以及在一定范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化的影響。
4) EMF 測量范圍很大, 通常為20 .. 1~ 50 .. 1, 每個量程又可從2% ~ 99%線性測量, EMF 的測量范圍可涵蓋紊流和層流兩種速度分布狀態(tài), 這是其他流量計不能與之相比擬的。
5) 測量原理是線性的, 測量精確度高, 反應(yīng)速度快, 可測脈動流量和快速累積總量, 可測正反雙向流量, 傳感器前后直管段要求低。
6) 耐腐蝕性能好, 使用可靠, 維護方便, 壽命長。但是, EMF 不能測量電導(dǎo)率很低的液體, 如石油制品和有機溶劑等; 不能測量氣體、蒸汽、和含有較多較大氣泡的液體; 受襯里材料和電極絕緣材料的溫度限制, 不能測量較高溫度的液體。
3 .. 智能電磁流量計的選型考慮要點
在石油化工設(shè)計中, 要選擇適合的流量儀表要考慮的因素很多, 具體到EMF 的特點, 重點要求考慮四個方面的因素, 即儀表性能、流量特性、安裝條件和環(huán)境條件。
3. 1 .. 儀表性能
市場上EMF 的功能差別也很大, 簡單的就只是測量單向流量, 只輸出模擬信號帶動后位儀表; 多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量計算、自動核對和故障自診斷、與上位機通信和運動組態(tài)等。有些型號儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片( ASIC) , 以連接HART 協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUS、Modbus、FF 現(xiàn)場總線等。EMF 的口徑范圍比其他品種流量儀表寬, 如E + H 公司提供W、P、H 三種類型的傳感器, 分別應(yīng)用于水和污水行業(yè)( W 型) , 化工、食品行業(yè)( P 型) , 食品、制藥行業(yè)( H 型) , 口徑范圍從2 毫米到2 米。變送器可提供10、50、23、53 多種選擇, 10 針對于水行業(yè)開發(fā)的經(jīng)濟型, 50 為普通型, 53 為增強型, 23 為兩線制。精度可有0. 5% , 0. 2% 兩種選擇。可測正反雙向流量, 也可測脈動流量。用于易粘附、沉積、結(jié)垢等介質(zhì), 流速要求應(yīng)不低于2m/ s, 提高到3~ 4m/ s 或以上, 起到自清洗、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨蝕性強的流體, 流速應(yīng)低于2~ 3m/ s, 以降低襯里和電極的磨損。襯里、電極和接地環(huán)材料的選擇也很關(guān)鍵, 可查閱適合不同介質(zhì)的有關(guān).. 材料手冊.., 如..自控常用材料器件手冊..。
3. 2 .. 流體特性
使用電磁流量計 的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的, 不能低于閾值( 即下限值) 。電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用, 超過閾值即使變化也可以測量, 示值誤差變化不大, 通用型EMF 的閾值在10- 4 ~ ( 5 .. 10- 6 ) S/ cm 之間, 視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號線長度及其分布電容, 制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)的信號線長度。工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10- 4 S/ cm, 酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10- 4 ~ 10- 1 S/ cm 之間, 使用不存在問題, 低度蒸餾水為10- 5 S/ cm 也不存在問題。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低, 認(rèn)為不能使用, 然而實際工作中會遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實例, 這類雜質(zhì)對增加電導(dǎo)率有利。對于水溶液, 資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實驗室測得的, 實際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比, 電導(dǎo)率將比查得的要高, 也有利于流量測量。
3. 3 .. 安裝條件
按EMF 自身的轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類, 有分離型和一體型兩種。如在污水廠中大口徑流量計傳感器大多安裝在地下, 所以建議選擇IP68 ( 防塵防潛水級) , 如果安裝在地上, 建議選擇IP67 ( 防塵防濺水級) 。小口徑以一體式為多。通常EMF 對安裝場所要求有: a. 測量混合相流體時, 選擇不會引起相分離的場所; 測量雙組分液體時, 避免裝在混合尚未均勻的下游; 測量化學(xué)反應(yīng)管道時, 要裝在反應(yīng)充分完成段的下游; 盡量滿足前后直管段分別不小于5D 和2D; b. 盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓; c. 選擇震動小的場所, 特別對一體型儀表; d. 避免附近有大電機、大變壓器等, 以免引起電磁場干擾; e. 易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所; f. 盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體; g. 盡可能避免受陽光直照
3. 4 .. 環(huán)境條件
一般儀表應(yīng)用于爆炸性危險環(huán)境應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 1..爆炸性環(huán)境電氣設(shè)備通用要求..的規(guī)定, 選擇適應(yīng)使用場所環(huán)境的氣氛、爆炸性混合物的分級分組、設(shè)備類型以及其他安全規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)的儀表。另外, 外界磁場、電氣干擾、環(huán)境溫度和濕度也是EMF 選型的考慮要點。
4 .. 結(jié)束語
EMF 使用方便, 維護量小, 主要是電極的清洗和更換, 也有無電極型的EMF 幾乎無需維護。當(dāng)然對EMF 定期進(jìn)行在線標(biāo)定和檢查也是非常必要的。只要對EMF 性能、特點有了全面深入的了解, 有了應(yīng)付各種工況的策略, EMF 一定會成為化工測量中的得力助手。
參考文獻(xiàn): [ 1] .. 紀(jì)綱. 流量測量儀表應(yīng)用技巧. 化學(xué)工業(yè)出版社. [ 2] .. 陸德民. 石油化工自動控制設(shè)計手冊. 化學(xué)工業(yè)出版--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網(wǎng)站：
