電磁流量計(jì)在硫酸測(cè)量中的應(yīng)用
電磁流量計(jì)在硫酸裝置中的應(yīng)用
摘要：由于硫酸具有腐蝕性，因此測(cè)量不同濃度和溫度的硫酸的儀表材料的選擇也不同。闡述了電磁流量計(jì)的測(cè)量原理和在硫酸裝置中的安裝、應(yīng)用以及在硫酸介質(zhì)中其他測(cè)量?jī)x表的選擇和使用。
關(guān)鍵詞：電磁流量計(jì)；硫酸；防腐蝕
硫酸是一種被廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域的化工原料。但是由于各種濃度的硫酸都具有不同的腐蝕性，因此其流量測(cè)量?jī)x表及其材料的選擇都比較特殊。
1 測(cè)量硫酸介質(zhì)儀表材料的選擇
常用在儀表上的材質(zhì)大約有 20多種，而用在硫酸測(cè)量上的儀表材質(zhì)必須具有耐硫酸特性。硫酸是強(qiáng)氧化性酸，對(duì)金屬的腐蝕主要是金屬的氧化反應(yīng)，影響硫酸腐蝕的主要因素是溫度和濃度。硫酸腐蝕的一個(gè)特征就是高濃度與低濃度硫酸腐蝕性顯著不同，高溫和低溫狀態(tài)下也差別很大。
1.1碳鋼
作為最廉價(jià)的鋼材————碳鋼，被廣泛應(yīng)用在儀表本體中，雖然碳鋼在一定條件下耐硫酸腐蝕，但耐腐蝕性能并不佳，并且耐硫酸環(huán)境下大氣對(duì)碳鋼也有腐蝕。碳鋼大量應(yīng)用于濃度為 80%～99%的硫酸，溫度可達(dá) 60～80 ℃。碳鋼在這一濃度和溫度范圍的硫酸中，表面能產(chǎn)生保護(hù)性的硫酸鐵膜層[1]。當(dāng)溫度升高時(shí)，硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕加快，其保護(hù)膜層被破壞，碳鋼就不耐腐蝕了。碳鋼還不適用于濃度為 99%～102%的發(fā)煙硫酸，但又適應(yīng)于濃度超過(guò) 102%的硫酸，溫度限度為 60 ℃。稀硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕很大，當(dāng)硫酸濃度為 47%左右時(shí)，腐蝕率達(dá)到值。當(dāng)硫酸濃度大于 65%時(shí)，碳鋼的腐蝕率顯著降低。但在 65%～80%這一段濃度中，還是不使用碳鋼。
1.2 304和 316不銹鋼
普通不銹鋼對(duì)硫酸的耐腐蝕性不好，又因?yàn)?br>價(jià)格較高，所以用途有限。比如 304（0Cr19Ni9）不銹鋼，僅能適用在非常稀（5%以下）或高濃度（90%以上）的硫酸中，適用溫度不應(yīng)超過(guò) 50～
70 ℃。
316（0Cr17Ni12Mo2）不銹鋼適用于濃度小于 18%或者大于 80%的硫酸中，溫度以 40～80℃為宜。對(duì)于濃度在 30%～80%之間和高于常溫態(tài)的硫酸中，316不銹鋼不可使用。
1.3 哈氏合金哈氏合金適用于濃度小于 99%的硫酸，溫度可達(dá) 70 ℃，硫酸濃度越低，使用溫度越高， 25%以下的稀硫酸可用于沸點(diǎn)。
2電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。
2.1 傳感器
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切
割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體中就會(huì)有感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生，因此，當(dāng)導(dǎo)電的被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線方向流動(dòng)時(shí)，在介質(zhì)流動(dòng)和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) Ex：
Ex = BDv ×10-12（1）式中：B————磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；
D————導(dǎo)管直徑，即導(dǎo)體垂直切割磁力線的長(zhǎng)度，cm；
v————被測(cè)介質(zhì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度，cm/s。
因體積流量 Qv（cm3/s）與流體速度 v的關(guān)系為：
Qv = 41 D2v（2）
將式（2）代入（1）中，即得：
Ex =（4×10-12 DB ）Qv（3）
其中 D為定值，保持 B不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與體積流量具有線性關(guān)系，據(jù)此可以測(cè)出流量。
2.2 轉(zhuǎn)換器
智能電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器采用勵(lì)磁方式，使流量計(jì)具有*的零點(diǎn)穩(wěn)定性和測(cè)量精確度。轉(zhuǎn)換器向傳感器提供精確的雙向恒流驅(qū)動(dòng)電流，以驅(qū)動(dòng)傳感器勵(lì)磁線圈。本身工作頻率由單片機(jī)控制，不受電源頻率變化的影響。由傳感器測(cè)得的微弱感應(yīng)電勢(shì)，輸入至轉(zhuǎn)化器的測(cè)量系統(tǒng)，經(jīng)高輸入阻抗放大器放大、濾波和自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整及增益控制后，經(jīng)高性能、高精度信號(hào)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
電磁流量計(jì)按其組裝方式分為分體型和一體型。一般情況下，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)位于地下或者不易觀察、被測(cè)介質(zhì)液體電導(dǎo)率較低時(shí)選擇分體型：傳感器安裝在管道上，轉(zhuǎn)換器安裝在儀表室或人們易于接近的傳感器附近，傳感器和轉(zhuǎn)換器之間用電磁流量計(jì)專用電纜連接。當(dāng)測(cè)量點(diǎn)便于觀察、被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率較高時(shí)通常采用一體式電磁流量計(jì)：傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起直接輸出直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)際上成為電磁流量變送器。一體型縮短了傳感器和轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào)電纜和激磁線的連接長(zhǎng)度，并使之勿外接，隱蔽在儀表內(nèi)部，從而減少信號(hào)衰減和空間電磁波噪聲侵入。一體型和分體型相比較：后者取消了信號(hào)線和激磁線的布線，簡(jiǎn)化電氣連接，儀表價(jià)格和安裝費(fèi)用均有所降低。
3用電磁流量計(jì)測(cè)量硫酸
智能電磁流量計(jì)使用前提是被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)
電的，而硫酸（濃度 5%～99.4%）的電導(dǎo)率在
2.1×10-～8.5×10-（s/cm）[2]，導(dǎo)電性能較好，因此選用電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量硫酸流量是非常合適的。電磁流量計(jì)電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，因材在青海硫酸裝置中，硫酸的濃度主要在 80%左右，因此電磁流量計(jì)的材料選擇如下：測(cè)量管材質(zhì)用 316不銹鋼，法蘭用 304不銹鋼，同時(shí)為了防止測(cè)量管被腐蝕并使其內(nèi)壁光滑，在整個(gè)測(cè)量管內(nèi)壁涂上絕緣襯里，其中電極采用哈氏合金。
4 電磁流量計(jì)安裝
4.1 傳感器的安裝
為了使儀表可靠測(cè)量，安裝時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
（1）為使傳感器測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)始終充滿液體，傳感器可以安裝在 U型管道的部；
（2）直管段要求：前 5 D和后 2 D（D為管道直徑）；
（3）避開震動(dòng)大、電磁干擾大、周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體的場(chǎng)合；
（4）保證測(cè)量管與工藝管道同軸。
4.2 電氣連接
（1）確認(rèn)電纜型號(hào)后，按其規(guī)定進(jìn)行接線，接線應(yīng)正確、牢靠；
（2）電纜盡量少剝線，如果必須時(shí)注意保護(hù)其絕緣層；
（3）電磁流量計(jì)應(yīng)有可靠的接地；
（4）傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的專用電纜長(zhǎng)度一般不超過(guò) 100 m。 5 硫酸裝置中其他儀表的選擇和使用
在青海硫酸裝置中，中、低濃度的硫酸比較少，大量存在的是接近成品質(zhì)量濃度的高濃度循環(huán)酸。從吸收塔、干燥塔，到酸冷卻器、循環(huán)槽，硫酸的工藝狀況通常是：溫度 45～75 ℃，濃度 70%～80%。在這種工況下，溫度測(cè)量應(yīng)有套管，如果不使用套管，保護(hù)管外應(yīng)有鍍層（PTFE），鍍層應(yīng)至法蘭密封面。壓力儀表的測(cè)量原件選用哈氏合金。液位計(jì)選用非接觸式雷達(dá)液位計(jì)；如果有就地測(cè)量液位計(jì)，則選擇帶金屬襯里。流量測(cè)量，電磁流量計(jì)，電磁式的電極和襯里能滿足所有硫酸工況的需要。控制閥的防硫酸腐蝕可以選擇塑料襯里。
6結(jié)束語(yǔ)
目前，在青海硫酸裝置中，選擇用電磁流量計(jì)測(cè)量硫酸的流量。電磁流量計(jì)是利用電磁感應(yīng)原理制成的流量測(cè)量?jī)x表，可用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電率大于 5 μS/cm的導(dǎo)電液體。變送器幾乎沒有壓力損失，內(nèi)部無(wú)活動(dòng)部件，用涂層或者襯里容易解決腐蝕性介質(zhì)對(duì)流量測(cè)量?jī)x表腐蝕的問(wèn)題
。智能電磁流量計(jì)流量檢測(cè)過(guò)程不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度及流動(dòng)狀態(tài)等變化的影響，沒有測(cè)量滯后的現(xiàn)象，具有測(cè)量精度高、量程比大（可達(dá) 1 000︰1）等優(yōu)點(diǎn)，相信在青海硫酸項(xiàng)目中能得到很好的應(yīng)用，同時(shí)相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)量硫酸流量，對(duì)提高安全生產(chǎn)和產(chǎn)品收率都是十分有效的。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、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(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開封中儀網(wǎng)站：
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