摘要(yao):着重介(jie)紹了電(dian)磁流量(liang)計 的原(yuan)理、分類(lei)、特點及(ji)其安裝(zhuang)維護,并(bing)将其在(zai)化工領(ling)📧域⭐的發(fa)展做了(le)相應的(de)分析,同(tong)時重點(dian)探讨了(le)在實際(ji)石油化(hua)工工程(cheng)項目中(zhong)電磁流(liu)量計的(de)典型應(ying)用案例(li)。以MTO裝置(zhi)(甲🌂醇制(zhi)烯烴裝(zhuang)置)堿液(ye)、氨液、漿(jiang)液管道(dao)✏️和共用(yong)工程管(guan)道爲工(gong)程背景(jing),爲電磁(ci)流🍓量計(ji)的正确(que)配置、選(xuan)型提供(gong)了可行(hang)的參考(kao)方案💃🏻。
　　在(zai)石油化(hua)工生産(chan)過程中(zhong),至關重(zhong)要的環(huan)節就是(shi)流體流(liu)量參數(shu)的檢測(ce)與控制(zhi),關系到(dao)整個生(sheng)産過程(cheng)✏️的安全(quan)與質量(liang)。所以針(zhen)對流量(liang)測量,如(ru)果能做(zuo)到更爲(wei)高效、快(kuai)速、及時(shi)、正确🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,就(jiu)可以較(jiao)爲顯著(zhe)地提高(gao)産品的(de)品質、降(jiang)低企業(ye)的成本(ben)、提升企(qi)業安全(quan)生産和(he)節能環(huan)保的能(neng)力。
　　電磁(ci)流量計(ji)傳感器(qi)沒有活(huo)動部件(jian),具有無(wu)阻力,無(wu)壓損的(de)優點,用(yong)于流量(liang)測量,可(ke)以盡可(ke)能減小(xiao)工藝管(guan)道📧内的(de)阻力,且(qie)測量範(fan)🍓圍大,測(ce)量精度(du)高,符合(he)現代工(gong)藝所倡(chang)導🛀🏻的綠(lü)色、節能(neng)、降耗的(de)特點,因(yin)而電磁(ci)流量計(ji)在石油(you)化工行(hang)業内得(de)到較爲(wei)廣泛的(de)認可🐆,成(cheng)了業内(nei)用😘量較(jiao)大的流(liu)量儀表(biao)。但是👈電(dian)磁流量(liang)計也有(you)着自身(shen)的使用(yong)、安裝局(ju)限,所以(yi)以MTO裝置(zhi)堿液、氨(an)🐅液、漿液(ye)管道和(he)共用工(gong)程管道(dao)爲工程(cheng)背景,對(dui)電磁流(liu)量計的(de)選型和(he)應用進(jin)行了探(tan)讨。
1測量(liang)原理
　　電(dian)磁流量(liang)計的工(gong)作原理(li)簡單來(lai)講就是(shi)基于電(dian)磁感應(ying)定律。工(gong)藝管道(dao)中的導(dao)電液體(ti)流過電(dian)磁流量(liang)計的磁(ci)感線時(shi),由于💘導(dao)電液體(ti)切割磁(ci)感線,導(dao)電液體(ti)中會産(chan)生感應(ying)電動勢(shi),流量計(ji)中的傳(chuan)感器會(hui)把電動(dong)勢測出(chu),由轉換(huan)👌器轉換(huan)計算出(chu)相應的(de)流量,達(da)到測量(liang)目的。感(gan)應電動(dong)勢的方(fang)向、磁場(chang)的方向(xiang)、導電㊙️液(ye)體的流(liu)動方向(xiang)這三者(zhe)是互相(xiang)垂直的(de),如圖1所(suo)示。
 
　　感應電(dian)動勢U的(de)計算公(gong)式如下(xia):
U=kBDv
　　式中:U爲(wei)感應電(dian)動勢(V);h爲(wei)系數;B爲(wei)磁感應(ying)強度(T);D爲(wei)測量管(guan)内徑(m);υ爲(wei)⭕導電液(ye)體在磁(ci)場中運(yun)動的平(ping)均速度(du)(m/s)。
2分類
(1)電(dian)磁流量(liang)計按勵(li)磁方式(shi)進行分(fen)類,有直(zhi)流、交流(liu)、矩形.波(bo)💃勵磁等(deng)。20世紀80年(nian)代以後(hou),石油化(hua)工行業(ye)比較常(chang)用的是(shi)低頻矩(ju)🧡形波勵(li)磁,它具(ju)有功耗(hao)小，穩定(ding)性高，可(ke)抗工頻(pin)幹擾,性(xing)價比高(gao)等特點(dian)。但是未(wei)來的電(dian)磁流量(liang)計的發(fa)展方向(xiang)會是雙(shuang)頻矩形(xing)波勵磁(ci),這種勵(li)⭕磁方式(shi)橫河👨‍❤️‍👨公(gong)司已率(lü)先應用(yong)于流量(liang)計,它在(zai)低頻的(de)基礎上(shang)疊加了(le)高頻矩(ju)形波,這(zhe)種形式(shi)使得流(liu)量計的(de)快速響(xiang)應性☂️得(de)到了進(jin)一步提(ti)💯升,穩定(ding)性和精(jing)📐度上也(ye)更優。
(2)按(an)組裝形(xing)式進行(hang)分類,有(you)分體型(xing)和一體(ti)型。目前(qian)石⚽油化(hua)工行業(ye)更爲常(chang)用的是(shi)一體型(xing),但是當(dang)現場環(huan)😄境比較(jiao)惡🐉劣例(li)如井下(xia).有強力(li)振動的(de)管道,或(huo)者轉‼️換(huan)器需要(yao)安裝👌在(zai)巡檢人(ren)員更易(yi)接近的(de)場合就(jiu)更需要(yao) 分體型(xing)電磁流(liu)量計 。
(3)按(an)與管道(dao)的連接(jie)方式分(fen)類,有法(fa)蘭型、插(cha)人型、夾(jia)持型.等(deng)。法蘭連(lian)接是傳(chuan)統的連(lian)接方式(shi)同時也(ye)是石油(you)化工行(hang)業最爲(wei)常用🔞的(de)連接方(fang)式。但是(shi)在一些(xie)管道相(xiang)對較粗(cu),或者安(an)裝條件(jian)嚴苛的(de)情況下(xia),插人式(shi)流量計(ji)體積更(geng)小更有(you)利于維(wei)護則更(geng)适用。
(4)按(an)電極與(yu)被測液(ye)體是否(fou)接觸分(fen)類,有接(jie)觸型和(he)非接觸(chu)型。目前(qian)石油化(hua)工行業(ye)常用的(de)還是接(jie)觸型的(de)電磁流(liu)量計。但(dan)是這種(zhong)傳統的(de)電磁流(liu)量計對(dui)所測的(de)液體有(you)電導率(lü)的最低(di)要求，且(qie)對一些(xie)黏度較(jiao)大，易沉(chen)積的流(liu)體測量(liang)較爲困(kun)難,未來(lai)需要打(da)破這種(zhong)局限,非(fei)接觸型(xing)電磁流(liu)量🎯計将(jiang)會是發(fa)展趨勢(shi),所以電(dian)容式電(dian)磁流量(liang)計也就(jiu)應運而(er)生了。在(zai)國外,一(yi)些大的(de)流量計(ji)公司可(ke)提供🌐此(ci)類産品(pin)如Fisher.橫河(he)、Krohne等。但是(shi)其結構(gou)的設計(ji)、信号🌈的(de)檢測仍(reng)是當今(jin)的✌️研究(jiu)熱點💁和(he)關鍵,且(qie)有待進(jin)一步優(you)化。也🍉正(zheng)是因爲(wei)這些成(cheng)本、技術(shu)上的難(nan)點,電容(rong)式流量(liang)計距離(li)大規模(mo)的商業(ye)化生産(chan)還有一(yi)定的距(ju)離。
3适用(yong)範圍和(he)主要特(te)點
　　電磁(ci)流量計(ji)廣泛用(yong)于導電(dian)液體的(de)測量,可(ke)以測量(liang)像其⁉️他(ta)儀表不(bu)容易測(ce)量的一(yi)些酸、堿(jian)、鹽等易(yi)結晶腐(fu)蝕🚶‍♀️的溶(rong)液,也🈚可(ke)以測量(liang)✍️漿液等(deng)對流量(liang)計磨損(sun)性🌈大的(de)液固介(jie)質。當然(ran)也可以(yi)測量相(xiang)對簡單(dan)的純水(shui)🔅、污水等(deng)液體。其(qi)主要特(te)點如下(xia):
(1)常用的(de) 法蘭式(shi)電磁流(liu)量計 的(de)測量管(guan)是一段(duan)無阻流(liu)檢測件(jian)的直管(guan),因而基(ji)本不會(hui)造成👨‍❤️‍👨壓(ya)損,節能(neng)效果相(xiang)對好。特(te)别是在(zai)工藝管(guan)道壓🌈力(li)不高或(huo)工藝對(dui)儀表壓(ya)損有限(xian)制時采(cai)用更有(you)利。
(2)傳感(gan)器結構(gou)可靠。因(yin)無阻流(liu)檢測件(jian),也不會(hui)堵塞。石(shi)油化工(gong)行業中(zhong)液體中(zhong)經常會(hui)含有催(cui)化劑、結(jie)晶物等(deng)固體顆(ke)粒，所以(yi)電磁流(liu)量計在(zai)測量液(ye)固兩相(xiang)流體的(de)情🏃🏻‍♂️況下(xia)也是有(you)利💰的。
(3)測(ce)量範圍(wei)大。電磁(ci)流量計(ji)的量程(cheng)比常規(gui)大于10:1,最(zui)高✍️可👉達(da)100:1,優勢明(ming)顯,且可(ke)任意改(gai)變量程(cheng)。流速範(fan)圍一般(ban)爲1~6m/s,也可(ke)擴展到(dao)0.5~10.0m/s。
(4)電磁流(liu)量計所(suo)測體積(ji)流量與(yu)流體的(de)自身特(te)性無關(guan)，也就是(shi)說流體(ti)的溫度(du)、壓力、密(mi)度、黏度(du)等不影(ying)響其測(ce)量結🈲果(guo)。設液體(ti)體積流(liu)量爲Qv,Qv=πD²υ/4,根(gen)據U=hBDυ,可以(yi)确定U=4kBQυ/πD。由(you)此得出(chu),U與Q、呈線(xian)性關系(xi),流體的(de)體積流(liu)量與介(jie)質的物(wu)性無關(guan)🐉。所以電(dian)磁流量(liang)計在🍓測(ce)量導電(dian)♈介質的(de)體積流(liu)量之前(qian)隻要用(yong)最簡單(dan)的液體(ti)水标定(ding)即可,無(wu)💚需修正(zheng)。當然,這(zhe)✏️是在比(bi)較理想(xiang)✌️的狀态(tai)下的結(jie)論,工程(cheng)上一般(ban)可以采(cai)用近似(si)的方法(fa)進行計(ji)算,對于(yu)實際存(cun)在的偏(pian)差,可以(yi)通過儀(yi)表的标(biao)定來進(jin)行彌補(bu)。.
4安裝及(ji)維護
4.1接(jie)地
　　由于(yu)電磁流(liu)量計測(ce)量的電(dian)勢相對(dui)比較微(wei)弱,有一(yi)⭐點幹擾(rao)💋可能會(hui)影響測(ce)量結果(guo),所以要(yao)良好的(de)接地以(yi)保障其(qi)穩定工(gong)作。通常(chang)接地是(shi)通過接(jie)地環或(huo)用金屬(shu)導線連(lian)通來實(shi)現
(1)接地(di)環安裝(zhuang)于流量(liang)計的法(fa)蘭面上(shang),其内孔(kong)和導電(dian)液體接(jie)觸,環的(de)邊緣用(yong)導電材(cai)質接出(chu)并與轉(zhuan)換器信(xin)号連通(tong)。接地環(huan)的材料(liao)也要能(neng)耐流體(ti)的磨損(sun)與💘腐蝕(shi),通常與(yu)電極材(cai)質一緻(zhi)。
(2)安裝在(zai)金屬管(guan)道中的(de)電磁流(liu)量計,在(zai)傳感器(qi)法蘭♊和(he)用❌戶法(fa)蘭之間(jian)采用金(jin)屬導線(xian)連通,作(zuo)爲接地(di)的🔞安裝(zhuang)方式。
4.2直(zhi)管段要(yao)求
　　在實(shi)際應用(yong)中,電磁(ci)流量計(ji)前後直(zhi)管段都(dou)有一定(ding)的✏️要求(qiu)來減🌏少(shao)誤差。根(gen)據石油(you)化工行(hang)業的經(jing)驗,大部(bu)分🔞場合(he),前直管(guan)段大于(yu)等于5D,後(hou)直管段(duan)大于等(deng)于3D即可(ke)。但是在(zai)某些安(an)裝條件(jian)嚴苛，空(kong)間常常(chang)無法滿(man)足的情(qing)況㊙️下,後(hou)直管段(duan)大于2D也(ye)能滿足(zu)測量要(yao)求。
4.3安裝(zhuang)位置
(1)電(dian)磁流量(liang)計不能(neng)用于低(di)導電率(lü)液體測(ce)量(電導(dao)率不低(di)于5x10-6S/cm的👣流(liu)體,例如(ru)石油化(hua)工行業(ye)中的石(shi)油制品(pin)、除鹽👌水(shui)、有機溶(rong)劑等🏃‍♀️。也(ye)不🔞能測(ce)量氣體(ti)、蒸汽以(yi)及黏度(du)特别大(da)的液體(ti)。
(2)由于電(dian)磁流量(liang)計一般(ban)不用于(yu)較高、較(jiao)低溫度(du)工況。如(ru).不可❄️避(bi)🌈免,可參(can)考表1~2對(dui)電極和(he)襯裏的(de)材料做(zuo)相應的(de)選擇。
(3)電(dian)磁流量(liang)計安裝(zhuang)的管道(dao)應是介(jie)質完全(quan)充滿的(de)管道,保(bao)🙇🏻證電極(ji)浸入。
(4)電(dian)磁流量(liang)計的測(ce)量管中(zhong)如果出(chu)現氣體(ti)聚集或(huo)有氣泡(pao)現象💘時(shi)🌈,此時測(ce)量誤差(cha)會增大(da),所以要(yao)盡量将(jiang)流量計(ji)安裝于(yu)低位，盡(jin)量避開(kai)安裝在(zai)管道的(de)最高🐆點(dian)。
(5)盡量避(bi)免安裝(zhuang)在有振(zhen)動的地(di)方,如果(guo)不可避(bi)免,可選(xuan)擇加⛷️固(gu)管道和(he)傳感器(qi),以減輕(qing)振動帶(dai)來的影(ying)響。
(6)盡量(liang)避免安(an)裝在電(dian)磁場或(huo)者電磁(ci)場變化(hua)劇烈的(de)地♍方，如(ru)大型變(bian)壓器、電(dian)機等強(qiang)電磁設(she)備附近(jin)(5)
(7)當選擇(ze) 插入電(dian)磁流量(liang)計 且管(guan)道是水(shui)平或傾(qing)斜時,探(tan)頭插入(ru)的位置(zhi)應在管(guan)道中心(xin)線平面(mian)上下45°的(de)範圍内(nei),且探頭(tou)的中心(xin)線應🤟與(yu)管道中(zhong)心線垂(chui)直。
5應用(yong)案例分(fen)析
5.1在MTO裝(zhuang)置中的(de)應用
　　以(yi)甲醇制(zhi)烯烴裝(zhuang)置(MTO裝置(zhi))爲例，介(jie)紹在實(shi)際石油(you)化工行(hang)♍業🈲中電(dian)磁流量(liang)計的若(ruo)幹應用(yong)。在設計(ji)中分别(bie)在自烯(xi)烴分離(li)裝置流(liu)人的20%堿(jian)液管道(dao)、氨水管(guan)道、至🏃‍♂️廢(fei)液處理(li)單元循(xun)環漿液(ye)管道上(shang)設置🏃🏻‍♂️電(dian)磁流量(liang)計。這些(xie)管道中(zhong)介質的(de)特點是(shi):髒♈、污流(liu)體,且⛷️具(ju)有一定(ding)的腐蝕(shi)性磨損(sun)性,并且(qie)均爲導(dao)電流體(ti)。同時,工(gong)藝管道(dao)壓力普(pu)遍不高(gao),壓力損(sun)失盡量(liang)小，且要(yao)求儀表(biao)測量精(jing)度又相(xiang)對較高(gao)。鑒于上(shang)述工況(kuang)👌特點及(ji)要求,選(xuan)用了電(dian)磁流量(liang)計來❌滿(man)足工藝(yi)測量。由(you)于電磁(ci)流量計(ji)電極和(he)襯裏與(yu)介質直(zhi)接接觸(chu),根據項(xiang)目實際(ji)情況,尤(you)其是介(jie)質的特(te)性,選🐉擇(ze)合适的(de)電極材(cai)料和襯(chen)裏材料(liao)尤爲關(guan)鍵。
5.1.1根據(ju)被測介(jie)質的腐(fu)蝕性特(te)性選擇(ze)電極材(cai)料
　　電磁(ci)流量計(ji)中的電(dian)極起着(zhe)重要的(de)傳輸電(dian)信号的(de)作用。電(dian)✍️信号的(de)傳遞是(shi)否正确(que),關系到(dao)整個電(dian)磁流🔞量(liang)計精度(du)、精度,是(shi)至關重(zhong)要的一(yi)個環節(jie)。而信号(hao)傳🧑🏾‍🤝‍🧑🏼遞的(de)正确率(lü)主要的(de)影響因(yin)素是電(dian)極表面(mian)質量及(ji)材料性(xing)能,所以(yi)不同的(de)介質流(liu)量應選(xuan)擇與之(zhi)相适應(ying)的電極(ji)材料,這(zhe)樣才能(neng)盡可能(neng)保證測(ce)量的正(zheng)确💋率,同(tong)時延長(zhang)整個流(liu)量計的(de)使用壽(shou)命。表1是(shi)石😄油化(hua)⁉️工行業(ye)常㊙️見電(dian)極材料(liao)的耐腐(fu)蝕性能(neng),針對上(shang)述裝置(zhi),20%堿液和(he)氨液屬(shu)于🈲強腐(fu)蝕介質(zhi),選用哈(ha)氏合金(jin)作爲電(dian)極材料(liao)。循環漿(jiang)液的腐(fu)蝕👅性不(bu)高，則選(xuan)用304L不鏽(xiu)鋼作爲(wei)電極材(cai)料,這樣(yang)選擇滿(man)足測量(liang)要求正(zheng)确率💯和(he)經濟性(xing)要求,儀(yi)表運行(hang)㊙️至今效(xiao)果良好(hao)。
 
5.1.2根據被(bei)測介質(zhi)的磨損(sun)性及溫(wen)度來選(xuan)擇村裏(li)材料
　　襯(chen)裏敷設(she)于流量(liang)計測量(liang)管内側(ce),襯裏必(bi)須是電(dian)絕🏃‍♀️緣材(cai)料。根據(ju)表2石油(you)化工行(hang)業常見(jian)襯裏材(cai)料的性(xing)能,在20%堿(jian)液📐管道(dao)、氨水管(guan)道上,電(dian)磁流量(liang)計選用(yong)PTFE作爲襯(chen)裏材料(liao),介質的(de)溫度也(ye)在PTFE的适(shi)用範圍(wei)之内。PTFE是(shi)石油化(hua)工行業(ye)比較常(chang)用的襯(chen)裏材料(liao)。但是循(xun)環漿液(ye)因爲介(jie)質可☂️能(neng)含有催(cui)化劑等(deng)雜質,選(xuan)擇聚氨(an)酯橡膠(jiao)性能尚(shang)可,且耐(nai)磨性相(xiang)當于天(tian)然橡膠(jiao)的10倍，但(dan)是♌它的(de)缺點是(shi)耐溫太(tai)低;氯丁(ding)橡膠更(geng)适合大(da)口徑的(de)傳感器(qi)，所以針(zhen)對循環(huan)漿液就(jiu)最好選(xuan)用PFA作爲(wei)襯裏材(cai)料,提高(gao)其耐磨(mo)性。這種(zhong)選擇使(shi)得裝置(zhi)運行效(xiao)果安全(quan)且高效(xiao)。
 
5.2在公用(yong)工程部(bu)分的應(ying)用
　　目前(qian)正在建(jian)設中或(huo)已建成(cheng)的石油(you)化工裝(zhuang)置中,公(gong)用工程(cheng)部💯分循(xun)環冷水(shui)管道、新(xin)鮮水管(guan)道通常(chang)選用電(dian)磁流量(liang)計來測(ce)量流量(liang)。管道的(de)主要特(te)點是:循(xun)環冷水(shui)管道工(gong)藝管徑(jing)大、壓力(li)低、水中(zhong)含有氯(lü)化物等(deng)腐蝕性(xing)介質;且(qie)循環冷(leng)水管道(dao)和新鮮(xian)水🈲管道(dao)經常敷(fu)設在地(di)面以下(xia)。這就要(yao)求流量(liang)計首先(xian)安裝方(fang)便,電磁(ci)流量計(ji)可水平(ping).垂直或(huo)傾斜任(ren)意角度(du)安裝。但(dan)是在這(zhe)種場合(he)選用電(dian)磁流量(liang)計需注(zhu)意:
(1)需維(wei)護方便(bian),電磁流(liu)量計應(ying)選用分(fen)體式,傳(chuan)感器裝(zhuang)✨于♻️工藝(yi)管道,轉(zhuan)換器可(ke)裝在傳(chuan)感器附(fu)近或儀(yi)表室,相(xiang)距數十(shi)到數百(bai)米。這樣(yang),轉換器(qi)既可放(fang)在地面(mian)以✏️上,也(ye)可遠離(li)相對惡(e)劣的現(xian)場環境(jing),電子部(bu)件的檢(jian)☂️查、調整(zheng)和設定(ding)比較💚方(fang)便。但是(shi)在安裝(zhuang)過程中(zhong),對敷線(xian)的要求(qiu)就比較(jiao)嚴格,否(fou)則易引(yin)人幹擾(rao)信号。
(2)根(gen)據國标(biao)CB/T4208-20176],關于外(wai)殼防護(hu)等級的(de)标準爲(wei):IP65爲防噴(pen)水型☔,IP66爲(wei)🌈防止猛(meng)♻️烈噴水(shui)型,IP67爲短(duan)時間防(fang)浸水型(xing),IP68爲連續(xu)浸水❗型(xing)，能長期(qi)在水中(zhong)工作。循(xun)環冷水(shui)管道和(he)新鮮水(shui)管道常(chang)敷設在(zai)地面以(yi)下,一般(ban)會設置(zhi)儀表井(jing)來‼️安裝(zhuang)電磁流(liu)量計的(de)💔傳感單(dan)元,因此(ci)此種☔工(gong)況下,電(dian)🔱磁流量(liang)計的傳(chuan)感器的(de)外📞殼防(fang)護等級(ji)應選IP68。
6結(jie)束語
　　電(dian)磁流量(liang)計具有(you)精度高(gao)、可測範(fan)圍大、壓(ya)損小、可(ke)靠性好(hao)、使用方(fang)便、維護(hu)量小等(deng)特點,在(zai)石油化(hua)工行業(ye)得到了(le)廣泛的(de)應用。但(dan)同時也(ye)因爲其(qi)本身的(de)--些局限(xian)性,要求(qiu)用戶在(zai)正确地(di)選擇和(he)應用電(dian)磁流量(liang)計之前(qian)應充分(fen)掌握測(ce)量工況(kuang)的各項(xiang)條件及(ji)其流量(liang)計本身(shen)的各項(xiang)要求。隻(zhi)有這樣(yang)才能正(zheng)确地選(xuan)擇、應用(yong)電磁流(liu).量計,保(bao)證測量(liang)精度,爲(wei)安全生(sheng)産打下(xia)堅實的(de)基礎。

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