電磁流量計(jì)在德士古氣化爐中的應(yīng)用
電磁流量計(jì)在德士古氣化爐中的應(yīng)用
摘要：介紹了電磁流量計(jì)的工作原理，分析了電磁流量計(jì)的組成結(jié)構(gòu)及各部分的主要作用，介紹了電磁流量計(jì)的選型要求，安裝要求，以及科
隆電磁流量計(jì)在德士古氣化爐中的使用情況。
關(guān)鍵詞：德士古氣化爐；水煤漿；襯里；信號(hào)噪音；電極
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)流量范圍大。流量與最小流量的比值一般為 20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，口徑可達(dá) 3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高，可測(cè)量電導(dǎo)率 ≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的導(dǎo)電流體流量。目前的煤化工行業(yè)中德士古氣化爐中的煤漿流量計(jì)大部分設(shè)計(jì)和選型中都采用的是電磁流量計(jì)，但實(shí)際使用效果差異很大，這一問題一直是煤化工行業(yè)專業(yè)人員討論的難題。
1水煤漿電磁流量計(jì)的工作原理
由于水煤漿特殊的物理特性，使其測(cè)量難度很大。它含有 60%以上的極細(xì)的煤固體顆粒，再加上輔助添加劑，在高壓工況下，其動(dòng)力粘度高達(dá) 800~1500mPa.s,介質(zhì)對(duì)襯里的擠壓和對(duì)電極的沖刷環(huán)境要求電磁流量計(jì)傳感器的襯里與測(cè)量導(dǎo)管的附著性能以及電極的抗噪音和防滲漏性能有著很高的要求，而且水煤漿是非牛頓流體，設(shè)計(jì)管道流速很低，在 1.0m/s左右，而且又有腐蝕性。經(jīng)多年煤化工裝置的運(yùn)行比較的經(jīng)驗(yàn)證明，采用煤漿電磁流量計(jì)測(cè)量水煤漿流量是目前可靠的方式。
電磁流量計(jì)測(cè)量的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)原理。導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)由 Ex=kBDv計(jì)算。感應(yīng)電勢(shì) E的大小正比于導(dǎo)體的運(yùn)行速度 v、導(dǎo)體寬度 D及磁場(chǎng)強(qiáng)度 B。電磁流量計(jì)兩個(gè)測(cè)量電極間的距離是由流動(dòng)介質(zhì)形成的導(dǎo)體寬度 D，置于管道兩側(cè)的電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁場(chǎng)，強(qiáng)度為 B。當(dāng)被測(cè)的導(dǎo)電流體以平均流速 v通過磁場(chǎng)時(shí)，電極感應(yīng)出一定的電動(dòng)勢(shì) E。轉(zhuǎn)換器將所測(cè)的電動(dòng)勢(shì) E轉(zhuǎn)換成 4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳送至控制室。
2電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及各部分的作用
電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。
磁路系統(tǒng)：其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用磁鐵來實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導(dǎo)致兩電極之產(chǎn)蝗內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟(jì)，所以電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng)。
測(cè)量導(dǎo)管：其作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過。為了使磁力線通過測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路，測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。
電極：其作用是引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時(shí)不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測(cè)量精度，而在水煤漿場(chǎng)合，由于高壓煤漿對(duì)電極的沖刷會(huì)產(chǎn)生信號(hào)噪音，通常有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的制造廠會(huì)采用低噪音電極來降低沖刷噪音。
外殼：應(yīng)用鐵磁材料制成，是分配制度勵(lì)磁線圈的外罩，并隔離外磁場(chǎng)的干擾。
襯里：在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測(cè)液體，其作用是防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路，并可適應(yīng)測(cè)量導(dǎo)管的抗腐蝕性和耐磨性。在水煤漿場(chǎng)合襯里材料多為耐腐蝕、耐磨的工程橡膠和聚四氟乙烯塑料（ PTFE）。
轉(zhuǎn)換器：由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。其任務(wù)是把電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào) Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)。
3智能電磁流量計(jì)的選型
電磁流量計(jì)的合理選用及正確安裝對(duì)提高流量計(jì)的測(cè)量精度和延長(zhǎng)儀表壽命，都是極其重要的。其選用原則有以下四點(diǎn)：
3.1被測(cè)流體必須是導(dǎo)電液體，它不能測(cè)量氣體、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物質(zhì)，也不能測(cè)量純凈水，傳感器的襯里很重要，必需穩(wěn)定、耐壓、耐磨。
3.2口徑與量程的選擇。流量計(jì)的量程根據(jù)不低于預(yù)計(jì)的流量值的原則選擇滿量程刻度，常用流量超過滿量程的 50%，這樣可獲得較高的測(cè)量精度。常用流速為 2-4m/s最合適。電極要有降噪功能的低噪音電極。
3.3壓力的選擇：使用壓力必須低于電磁流量計(jì)額定工作壓力，一般不超過 16 ×105Pa. 3.4溫度的選擇。被測(cè)介質(zhì)溫度不能超過襯里材料的容許使用溫度，在高壓狀態(tài)下，一般 ≤ 120℃。
4智能電磁流量計(jì)的安裝
4.1安裝位置。電磁流量計(jì)可以垂直、水平安裝，但推薦垂直安裝，且被測(cè)流體是自下而上流動(dòng)。也可以水平安裝，但要使兩電極在同一水平面上。水平安裝時(shí)要保證在何時(shí)測(cè)量導(dǎo)管都充滿液體。
4.2電磁流量計(jì)信號(hào)比較弱，滿量程時(shí)只有幾毫伏，且流量很小時(shí)，只有幾微伏，外界稍有干擾就會(huì)影響到測(cè)量精度。因此，流量計(jì)的外殼、屏蔽線、測(cè)量導(dǎo)管都要接地。要單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，千萬不要連接在電機(jī)或上、下管道上。
4.3流量計(jì)的安裝地點(diǎn)要遠(yuǎn)離一切磁源（如大功率電機(jī)、變壓器等）。
4.4電磁流量計(jì)是速度式流量計(jì)。當(dāng)流線頒布不符合設(shè)定條件時(shí)，將產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此，在電磁流量計(jì)前必須有 5~10D左右的直管段，以消除各種局部阻力對(duì)流線分布對(duì)稱性的影響。
5科隆電磁流量計(jì)在德士古氣化爐中的使用情況
5.1流速的問題。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中，德士古氣化爐所用的煤漿泵多是 FELUWA軟管隔膜式活塞泵，我公司電磁流量計(jì)的工作壓力為 6.0Mpa,正常流量為 25 m3/h，煤漿管線是 DN150，根據(jù)此管徑及流量計(jì)算，流速達(dá)不到 0.5m/s,這是通常流量計(jì)運(yùn)行不穩(wěn)定的重要原因之一。
5.2襯里的問題。由于煤漿管線壓力達(dá) 6.0Mpa，煤漿固體顆粒沖刷比較嚴(yán)重，所以在襯里的材料選擇中應(yīng)慎重考慮?？坡‰姶帕髁坑?jì)選擇了耐沖刷，耐磨損的增強(qiáng)聚四氟乙烯（ETFE）材料。自投用 5年以來，襯里完好無損。
5.3安裝的問題。從電磁流量計(jì)的測(cè)量原理及安裝注意事項(xiàng)里看，電磁流量計(jì)的安裝可以選擇水平安裝，也可以選擇豎直安裝。我公司煤漿流量計(jì)在水平管道和豎直管道均有使用，但從整體運(yùn)行情況來看，水平管道運(yùn)行效果良好。
結(jié)束語
隨著煤化工的發(fā)展與應(yīng)用，化工工藝千變?nèi)f化，使電磁流量計(jì)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。在實(shí)際使用中會(huì)遇到各種各樣的技術(shù)難題，在流量計(jì)的廠家選擇中會(huì)更謹(jǐn)慎，建議能選擇在同類行業(yè)中有使用業(yè)績(jī)的生產(chǎn)廠家，以保證整個(gè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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