摘要(yao):電磁流量(liang)計
的工作(zuo)原理、結構(gou)及相關特(te)性,電磁流(liu)量計在濃(nong)硝酸項目(mu)🏃♂️中👈的應用(yong)及選型時(shi)注意事項(xiang)。
随着石油(you)化工裝置(zhi)中工藝與(yu)設備越來(lai)越複雜，對(dui)流體檢👅測(ce)的可靠性(xing)要求也越(yue)來越高。特(te)别對腐蝕(shi)性流🛀體、髒(zang)污流體、高(gao)🧑🏾🤝🧑🏼粘性流體(ti)、多相流體(ti)、特大流量(liang)、微小流量(liang)等測量成(cheng)爲重點關(guan)注問題。電(dian)磁流量計(ji)是自差壓(ya)、浮子及容(rong)積式之後(hou)用量最大(da)的儀表,能(neng)測量常規(gui)流量儀表(biao)無法測量(liang)的腐蝕性(xing)流體、多相(xiang)流體等介(jie)質。
1電磁流(liu)量計工作(zuo)原理
電磁(ci)流量計是(shi)-種測量導(dao)電液體體(ti)積流量的(de)儀表✍️。其工(gong)作原理是(shi)基于法拉(la)第電磁感(gan)應定律,感(gan)應電🔆勢與(yu)💚流速之間(jian)的關🎯系式(shi)爲:.
E=kBDv(1)
式中:
E爲(wei)感應電勢(shi),V;
k爲系數;
B爲(wei)交變矩形(xing)波磁感應(ying)強度,T;
D爲傳(chuan)感器通道(dao)(測量管)的(de)内徑,m;
爲流(liu)體在通道(dao)内的平均(jun)流速,m/s。
設液(ye)體體積流(liu)量爲:
由式(shi)(1)可知，感應(ying)電勢與流(liu)體的平均(jun)流速成正(zheng)比關🔞系。流(liu)體所感應(ying)的電勢由(you)兩隻與液(ye)體接觸的(de)電極檢出(chu),并傳送至(zhi)轉換器，由(you)轉換器完(wan)成信号放(fang)大,并轉換(huan)成标準的(de)輸出信号(hao)輸送至顯(xian)示器和累(lei)計單元。
2電(dian)磁流量計(ji)結構與分(fen)類
(1)電磁流(liu)量計由流(liu)量傳感器(qi)和轉換器(qi)兩大部.分(fen)組成✏️。傳感(gan)器⁉️中的測(ce)量管上下(xia)裝有激磁(ci)線圈，通激(ji)磁電流後(hou)産生磁場(chang)穿過測量(liang)管,-對電極(ji)裝在測量(liang)管♉内壁與(yu)液體相接(jie)觸，引出感(gan)應電勢,送(song)到轉換器(qi),轉換成與(yu)體♋積流量(liang)成正比的(de)電🛀壓信号(hao)。
(2)市場上通(tong)用型産品(pin)和特殊型(xing)儀表可以(yi)從不同角(jiao)度分💯類:
1)按(an)激磁電流(liu)方式分類(lei):直流激磁(ci)、交流(工頻(pin)或其他頻(pin)率)激⁉️磁⭕、低(di)🌈頻矩形波(bo)激磁和雙(shuang)頻矩形波(bo)激磁;
2)按輸(shu)出信号連(lian)線和激磁(ci)(或電源)連(lian)線的制式(shi)分類:四🛀線(xian)♌制和二線(xian)制;
3)按轉換(huan)器與傳感(gan)器組裝方(fang)式分類:分(fen)離型和一(yi)體型;
4)按流(liu)量傳感器(qi)與管道連(lian)接方法分(fen)類:法蘭連(lian)接、法蘭夾(jia)裝連接、衛(wei)生型連接(jie)和螺紋連(lian)接;
5)按流量(liang)傳感器電(dian)極是否與(yu)被測液體(ti)接觸分類(lei):接觸型和(he)非接觸型(xing);按流量傳(chuan)感器結構(gou)分類:短管(guan)型和插🔴入(ru)型;
6)按用途(tu)分類:通用(yong)型、防爆型(xing)、衛生型、防(fang)侵水型、潛(qian)水👅型和插(cha)入型等。
3電(dian)磁流量計(ji)的特點
3.1電(dian)磁流量計(ji)的優點
(1)電(dian)磁流量計(ji)的變送器(qi)結構簡單(dan),沒有可動(dong)部件,測量(liang)通道是一(yi)段無阻流(liu)檢測件的(de)光滑直管(guan)。所以當流(liu)體通過時(shi)不會引起(qi)任㊙️何附加(jia)的壓力損(sun)失,同時它(ta)不會引起(qi)諸如磨損(sun),堵塞等📐問(wen)題。特别适(shi)用于測量(liang)帶有固體(ti)顆粒的🔴礦(kuang)漿、污水等(deng)液固兩相(xiang)流體及各(ge)種粘性較(jiao)大的漿液(ye)等✔️。
(2)易于選(xuan)擇與流體(ti)接觸件的(de)材料品種(zhong),可應用于(yu)腐❓蝕性流(liu)體。由于它(ta)結構上無(wu)運動部件(jian),故可通過(guo)附上耐腐(fu)蝕絕緣襯(chen)裏和選擇(ze)耐腐材料(liao)制成電極(ji),起到很好(hao)的耐腐蝕(shi)性能，使之(zhi)可用于各(ge)種腐蝕性(xing)介質的測(ce)量。
(3)電磁流(liu)量計不産(chan)生因檢測(ce)流量所形(xing)成的壓力(li)損失，儀表(biao)的阻力僅(jin)是同一長(zhang)度管道的(de)沿程阻力(li)，節😄能效果(guo)顯著,對于(yu)要求低阻(zu)力損失的(de)大管徑供(gong)水管道最(zui)爲适合。
(4)電(dian)磁流量計(ji)是一種體(ti)積流量測(ce)量儀表，在(zai)測量過程(cheng)🎯中👅,它不㊙️受(shou)被測介質(zhi)的溫度、粘(zhan)度、密度以(yi)及電導率(lü)(隻要在某(mou)阈值以上(shang)的一定範(fan)圍内)的影(ying)響。因.此⭕，電(dian)磁流量計(ji)隻需經水(shui)标定以後(hou)，就可用來(lai)測量其它(ta)導電性液(ye)體的流量(liang),而不需要(yao)附加溫❌度(du)壓力補🚩償(chang)等其它修(xiu)正。
(5)與其他(ta)大部分流(liu)量儀表相(xiang)比，前置直(zhi)管段要求(qiu)較低;
(6)電磁(ci)流量計測(ce)量範圍度(du)大，通常爲(wei)20:1~50:1,可選流量(liang)範圍寬⭕;滿(man)度值液體(ti)流速可在(zai)0.5~10m/s内選定。有(you)些型号儀(yi)表可在現(xian)場根據需(xu)要擴大和(he)縮小流量(liang)(例如設有(you)4位數電位(wei)器設定儀(yi)表常數)不(bu)必取下作(zuo)離線實流(liu)标定⭐。
(7)電磁(ci)流量計的(de)量程範圍(wei)極寬,同一(yi)台電磁流(liu)量計的🤞量(liang)程比可達(da)1:100。此外，電磁(ci)流量計隻(zhi)與被測介(jie)質的平均(jun)流速成正(zheng)比，而與軸(zhou)對稱分布(bu)下的流動(dong)狀态(層流(liu)或紊流)無(wu)關。
(8)電磁流(liu)量計的口(kou)徑範圍比(bi)其他品種(zhong)流量儀表(biao)寬,從👈幾mm到(dao)3m,可測正反(fan)雙向流量(liang)和脈動流(liu)量。隻要脈(mo)動🈲頻率低(di)于激磁頻(pin)率很多,儀(yi)表輸出本(ben)質上是線(xian)性的。
(9)電磁(ci)流量計無(wu)機械慣性(xing),反應靈敏(min),可測量瞬(shun)時脈動流(liu)量，而且線(xian)性好。因此(ci),可将測置(zhi)信号直接(jie)用轉換器(qi)線性地轉(zhuan)換成标準(zhun)信号輸出(chu),可就地指(zhi)示，也可遠(yuan)距♉離傳送(song)。
3.2電磁流量(liang)計不足之(zhi)處.
主要包(bao)括如下幾(ji)點:
(1)電磁流(liu)量計不能(neng)用于測量(liang)氣體、蒸氣(qi)以及含有(you)大量氣🈲體(ti)較多和較(jiao)大氣泡的(de)液體。
(2)電磁(ci)流量計目(mu)前還不能(neng)用來測量(liang)電導率很(hen)低的液體(ti)介🈲質，被測(ce)液體介質(zhi)的電導率(lü)不能低于(yu)5μs/cm,相當于蒸(zheng)⭕餾水的電(dian)導率❓,對石(shi)油制品或(huo)者有機溶(rong)劑等還無(wu)能🌈爲力。
(3)由(you)于測量管(guan)絕緣襯裏(li)材料受溫(wen)度的限制(zhi)，目前工業(ye)☂️電磁㊙️流量(liang)計還不能(neng)測量高溫(wen)高壓流體(ti)。有些型❄️号(hao)儀表用于(yu)過低于室(shi)溫的液體(ti)，因測量管(guan)外凝露(或(huo)霜)而破壞(huai)絕緣。
(4)電磁(ci)流量計受(shou)流速分布(bu)影響,在軸(zhou)對稱分布(bu)的條件下(xia)，流量信号(hao)與平均流(liu)速成正比(bi)。所以，電磁(ci)流量計前(qian)後也必須(xu)有一-定長(zhang)度的前後(hou)直管段。
(5)電(dian)磁流量計(ji)易受外界(jie)電磁幹擾(rao)的影響。
4電(dian)磁流量計(ji)選型中注(zhu)意事項
(1)根(gen)據測量介(jie)質的特性(xing)、工況條件(jian)。選擇合适(shi).的襯裏材(cai)質，應考慮(lü)介質的腐(fu)蝕性、摩擦(ca)性及操作(zuo)工況的💰溫(wen)度壓力等(deng)。
(2)選擇合适(shi)的電極材(cai)質，避免材(cai)質與被測(ce)介質.不匹(pi)配而發生(sheng)電極表面(mian)化學反應(ying)形成鈍化(hua)膜、形成極(ji)化現象産(chan)生電勢或(huo)形成👨❤️👨觸媒(mei)作用生成(cheng)酸霧等。
4電(dian)磁流量計(ji)選型中注(zhu)意事項
(1)根(gen)據測量介(jie)質的特性(xing)、工況條件(jian)。選擇合适(shi)的襯裏材(cai)♈質👉,應考慮(lü)🈲介質的腐(fu)蝕性、摩擦(ca)性及操作(zuo)工況的溫(wen)度壓力等(deng)。
(2)選擇合适(shi)的電極材(cai)質,避免材(cai)質與被測(ce)介質不匹(pi)配而發生(sheng)電極表面(mian)化學反應(ying)形成鈍化(hua)膜、形成極(ji)化現象産(chan)生電勢或(huo)形成觸媒(mei)作用生成(cheng)酸霧等。
(3)必(bi)須注意接(jie)地問題，其(qi)中有接地(di)帶、接地環(huan)、接地電極(ji)和襯裏保(bao)護器，都必(bi)須要合理(li)接地。爲了(le)使測量準(zhun)确和電極(ji)不會發生(sheng)電流腐蝕(shi)，電磁流量(liang)傳感器💛必(bi)須單獨接(jie)地，并使傳(chuan)感器和🔞流(liu)體大約處(chu)于相同電(dian)位，分離🐪型(xing)電磁流量(liang)計,原則上(shang)接地應在(zai)傳感器💜側(ce)，轉換器接(jie)地應在同(tong)一接地點(dian)。
通常傳感(gan)器的内裝(zhuang)參比電極(ji)或金屬管(guan)能确保所(suo)😄許的電位(wei)平💚衡。因此(ci),可通過内(nei)裝的參比(bi)電極和金(jin)❄️屬管将管(guan)🌈中流體接(jie)🔅地，将✊傳感(gan)器的接地(di)片與接地(di)線相連。如(ru)果傳感器(qi)安裝于帶(dai)陰極腐蝕(shi)保護管道(dao)上，除了傳(chuan)感器和接(jie)地環一起(qi)接地外,還(hai)📧要用粗銅(tong)線繞過傳(chuan)感器跨接(jie)在管道的(de)兩法蘭.上(shang),使陰極保(bao)護電流與(yu)傳感器之(zhi)間隔離。
對(dui)于金屬非(fei)接地管道(dao),應用粗銅(tong)線連接,保(bao)證法蘭至(zhi)法蘭和法(fa)蘭到傳感(gan)器是連通(tong)的;對于非(fei)導電的塑(su)料管或🙇🏻襯(chen)裏管,如🍉果(guo)沒有參比(bi)電極或由(you)于電位平(ping)衡電流的(de)存在，需将(jiang)流體通過(guo)接地環接(jie)地。
(4)保證被(bei)測介質導(dao)電率必須(xu)大于電磁(ci)流量計所(suo)要求的最(zui)小導電率(lü)。但實際情(qing)況有時很(hen)不理想，一(yi)些低度蒸(zheng)餾水和去(qu)離子水☎️随(sui)然導電率(lü)大于5μS/cm,但出(chu)現輸出晃(huang)動，因此建(jian)議穩定測(ce)量的導電(dian)率下限值(zhi)要高1~2個數(shu)量級。
(5)流體(ti)必須要充(chong)滿管道(非(fei)滿管型例(li)外)，水.平安(an)裝時電👉極(ji)中心軸線(xian)應略低于(yu)管道中心(xin)線。若是垂(chui)直安裝，最(zui)好是流向(xiang)🚩要自下而(er)😄上;若流向(xiang)必須要從(cong)上向下，一(yi)定要有背(bei)壓，保證流(liu)體能充滿(man)管。測兩相(xiang)流時推薦(jian)垂直安裝(zhuang)，防止📐水平(ping)安裝時下(xia)半部局部(bu)磨損♊嚴重(zhong)，低流速時(shi)固相沉澱(dian)等缺點。
(6)電(dian)磁流量計(ji)的精度和(he)被測介質(zhi)的流速和(he)測量範圍(wei)有直接的(de)關系。
(7)設計(ji)時，--定要考(kao)慮周邊是(shi)否有大電(dian)機或是大(da)變壓器等(deng),以免引起(qi)電磁幹擾(rao)。
(8)應用在混(hun)合相流體(ti)時，選擇不(bu)會引起相(xiang)分離的場(chang)所。測量雙(shuang)組分液體(ti)時,避免裝(zhuang)在混合尚(shang)未均勻的(de)下遊;測量(liang)化學❌反應(ying)管道♈時，要(yao)裝在反應(ying)充分完成(cheng)段的下遊(you)，避免導電(dian)率不均勻(yun)。
(9)盡可能避(bi)免測量管(guan)内變成負(fu)壓，以防氟(fu)塑料.襯裏(li)🔞的傳感器(qi)🙇🏻脫落。
(10)避免(mian)振動過大(da)的場合,尤(you)其是一體(ti)化電磁.流(liu)量計。
(11)有可(ke)能結晶液(ye)體，電磁流(liu)量計要慎(shen)用。因爲電(dian)磁流量㊙️計(ji)🌂的🍉測量管(guan)難以實施(shi)保溫伴熱(re)，測量管上(shang)因降溫而(er)結成一層(ceng)固體，導緻(zhi)信号源内(nei)阻變得很(hen)大,儀表示(shi)值🈲失常。
(11)有(you)可能結晶(jing)液體，電磁(ci)流量計要(yao)慎用。因爲(wei).電磁流量(liang)計的測量(liang)🥰管難以實(shi)施保溫伴(ban)熱，測量管(guan).上因降溫(wen)而♋結成一(yi)層🏃🏻固體，導(dao)緻信号源(yuan)内阻變得(de)很大,儀表(biao)示值失常(chang)。
(12)一般功耗(hao)大的情況(kuang)下最好應(ying)用220VAC交流勵(li)磁的型号(hao)，這樣📧就可(ke)以避免現(xian)場不可見(jian)因素的幹(gan)擾。
(13)盡管電(dian)磁流量計(ji)要求的直(zhi)管段長度(du)相對于其(qi)他流量計(ji)來說很短(duan)，但是在設(she)計過程中(zhong)還應該充(chong)分考慮這(zhe)個♍問題，不(bu)要在傳感(gan)器上遊的(de)近處裝有(you)截止閥。
5電(dian)磁流量計(ji)在某濃硝(xiao)酸項目中(zhong)的應用
某(mou)化肥廠濃(nong)硝酸項目(mu)的吸收合(he)成部分爲(wei)整個裝置(zhi)的核心部(bu)分，其硝酸(suan)介質的流(liu)量檢測也(ye)爲整個項(xiang)目的關鍵(jian)部分,要💞求(qiu)測量準确(que)且精度達(da)到0.25%。由于測(ce)量介質硝(xiao)酸具有強(qiang)腐蝕性,綜(zong)合地考慮(lü)測量的安(an)全、準确和(he)經濟性,選(xuan)用電磁流(liu)量計來進(jin)行流量檢(jian)測，下面對(dui)應用過程(cheng)中幾點關(guan)鍵問題進(jin)行闡述💞。
此(ci)項目介質(zhi)爲硝酸，具(ju)有強腐蝕(shi)性，但溫度(du)最高爲110'℃,所(suo)以選擇襯(chen)PTFE。
5.2特殊介質(zhi)的滲透問(wen)題
(1)水的滲(shen)透
水的滲(shen)透包含了(le)黑液滲透(tou)、酸溶液、堿(jian)溶液滲透(tou)。其中📱黑液(ye)的主要組(zu)成分NaOH、NaHS、NaCl、木質(zhi)素纖維素(su)高溫鹽液(ye)等;酸堿溶(rong)液包含濃(nong)硝酸、氫氟(fu)酸、氫氧化(hua)鈉。
(2)非水的(de)滲透
非水(shui)滲透主要(yao)爲CIO2。
一般情(qing)況，PTFE/PFA是不易(yi)被水沾濕(shi)，但是在含(han)鹽濃度高(gao)時，PTFE/PFA便🐇具😄有(you)親☂️水性了(le)，含鹽濃度(du)越高、壓力(li)高、溫度高(gao)時💋，滲透速(su)度加倍。滲(shen)透模式以(yi)水分子以(yi)水蒸氣形(xing)式吸附、水(shui)🐇分子在襯(chen)裏内擴散(san)、水分子從(cong)襯裏擴散(san)到襯裏與(yu)管❓壁之間(jian)(水不吸附(fu)在🌍襯裏背(bei)面，最終凝(ning)結成水滴(di))3種形式，-旦(dan)通路形成(cheng)，滲透急劇(ju)💯加速,造成(cheng)傳🧡感器故(gu)障。
此項目(mu)爲第--種情(qing)況即水的(de)滲透,爲防(fang)止此現場(chang).發生，首先(xian)增🐪加襯裏(li)厚度延長(zhang)滲透時間(jian)，然後選用(yong)淚孔形✉️式(shi)，在管壁上(shang)開小孔,提(ti)供釋放通(tong)路,這樣滲(shen)透.的介質(zhi)不會積存(cun)在襯🐆裏與(yu)管道間，也(ye)就不會産(chan)生氣泡。
5.3電(dian)極材質選(xuan)擇問題
适(shi)當的電極(ji)選擇和設(she)計減少結(jie)垢，增加過(guo)程穩定性(xing)，降低維護(hu)成本。對于(yu)不産生結(jie)晶、結疤、不(bu)沾污電極(ji)的介質，可(ke)用👌标準電(dian)極;否則用(yong)刮刀式清(qing)垢電極或(huo)有清洗連(lian)接裝置的(de)電極。對🌍于(yu)測污場合(he),還可以選(xuan)用可換式(shi)電極。設🛀🏻計(ji)時候要✍️考(kao)慮能否🐪加(jia)旁路管或(huo)便于清洗(xi)的連接和(he)預置入孔(kong)，用來清除(chu)電極污♉垢(gou)和測量管(guan)❓内壁。電極(ji)形狀可❄️以(yi)設計成紐(niu)扣式和子(zi)彈頭式的(de)，當磨🚶損成(cheng)爲主要因(yin)素的時候(hou)選用紐扣(kou)式的電極(ji)形式,當覆(fu)蓋成爲主(zhu)要因🏒素的(de)時候選用(yong)子彈頭式(shi)的電極形(xing)式。常見電(dian)極材質見(jian)表2。此項目(mu)中覆蓋并(bing)不是主要(yao)因素,所以(yi)選用紐💞扣(kou)形式的電(dian)極形式。
6結(jie)束語
近幾(ji)年無論在(zai)理論分析(xi).上還是在(zai)實踐應用(yong)上,電磁流(liu)量計都有(you)了很大的(de)改進和發(fa)展，具有很(hen)高的可靠(kao)性、安🔞全性(xing)🌍、可用💛性，加(jia)深了解儀(yi)表的原理(li)結構及性(xing)能，從根本(ben)上保證儀(yi)表的可靠(kao)性,保障系(xi)統能更穩(wen)定安全的(de)運行。
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