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電磁流量計在化工生產中的應用

2015-11-24 14:19:24      點擊:

摘要:流量是化工生產中重要的測定參數之一,就測量導電液體流量而言,不管目的是監控還是計量,EMF都能做到測量穩定、可靠、精度高、易維護。在儀表選型和使用時,筆者結合實際應用總結一些要點介紹給大家供參考。
  
  1、LD電磁流量計的工作原理
  
  LD電磁流量計的基本原理是法拉第電磁感應定律,即導體在磁場中切割磁力運動時在其兩端產生感應電動勢。如圖1所示,在MGG/KL-GB電磁流量計測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿,上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時,則會產生感應電勢,由管道內部的兩個電極測量并引出感應電壓。測量管道通過不導電的內襯(橡膠,特氟隆等)實現流體與測量電極的電磁隔離。假設電磁感應線圈產生磁場強度B(T)為恒定,產生的感應電壓Ue(V)正比于流體平均速度V(m/s),系數為k,測量管內徑L(m)為已知,則體積流量Qv(m3/s)可通過如下公式計算:

  
  LD電磁流量計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,通勵磁電流后產生磁場穿過測量管,一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸,引出感應電勢,送到變送器。勵磁電流則由變送器提供。
  
  2、LD電磁流量計的特點
  
  1)結構簡單,MGG/KL-GB電磁流量計的測量管道是一段無阻流擾動件或節流件的光滑直管,不易發生堵塞、磨損等問題。因此,MGG/KL-GB電磁流量計特別適用于含固體顆粒或纖維的液固兩相流體,如紙漿、泥漿、礦漿、煤水漿和污水等。

  
  圖1測量原理
  
  2)由于沒有節流件,儀表幾乎無壓力損失,僅消耗10~20W的電功率,這點與節流的差壓式流量計相比,其節能效果成為MGG/KL-GB電磁流量計發展的一大優勢。
  
  3)LD電磁流量計所得的體積流量,實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力、雷諾數以及在一定范圍內電導率變化的影響。
  
  4)LD電磁流量計測量范圍很大,通常為20∶1~50∶1,每個量程又可從2%~100%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,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,LD電磁流量計不能測量電導率很低的液體,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、LD電磁流量計的選型考慮要點
  
  在石油化工設計中,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、安裝條件和環境條件。
  
  3.1 儀表性能
  
  市場上LD電磁流量計的功能差別也很大,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等。有些型號儀表的串行數字通信功能可選多種通信接口和專用芯片(ASIC),以連接HART協議系統、PROFTBUS、Modbus、FF現場總線等。
  
  LD電磁流量計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,分別應用于水和污水行業(W型),化工、食品行業(P型),食品、制藥行業(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針對于水行業開發的經濟型,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、結垢等介質,流速要求應不低于2m/s,最好提高到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,流速應低于2~3m/s,以降低襯里和電極的磨損。襯里、電極和接地環材料的選擇也很關鍵,可查閱適合不同介質的有關“材料手冊”,如《自控常用材料器件手冊》。
  
  3.2 流體特性
  
  使用EMF的前提是被測液體必須是導電的,不能低于閾值(即下限值)。電導率低于閾值會產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定電導率相對應的信號線長度。
  
  工業用水及其水溶液的電導率大于10-4S/cm,酸、堿、鹽液的電導率在10-4~10-1S/cm之間,使用不存在問題,低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問題。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低,認為不能使用,然而實際工作中會遇到因含有雜質而能使用的實例,這類雜質對增加電導率有利。對于水溶液,資料中的電導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用水配比,電導率將比查得的要高,也有利于流量測量。
  
  3.3 安裝條件
  
  按LD電磁流量計自身的轉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;測量化學反應管道時,要裝在反應充分完成段的下游;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變成負壓;
  
  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.易于實現傳感器單獨接地的場所;
  
  f.盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體;
  
  g.盡可能避免受陽光直照
  
  3.4 環境條件
  
  一般儀表應用于爆炸性危險環境應按標準GB3836.1《爆炸性環境電氣設備通用要求》的規定,選擇適應使用場所環境的氣氛、爆炸性混合物的分級分組、設備類型以及其他安全規則或標準的儀表。另外,外界磁場、電氣干擾、環境溫度和濕度也是EMF選型的考慮要點。
  
  4、LD電磁流量計結束語
  
  LD電磁流量計使用方便,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。當然對定期進行在線標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,有了應付各種工況的策略,EMF一定會成為化工測量中的得力助手。 

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