電磁流量計在化工生產中應用

電磁流量計在化工生產中的應用
   摘.. 要: 電磁流量計( 以下簡稱EMF) 是化工生產中測量導電液體流量的工具。簡述了EMF 的工作原理, 討論了EMF 的特點及在各產業的應用, 分析了EM F 選用的考慮要點和注意事項, 詳細介紹了儀表的安裝條件、環境條件、維護方法及使用技巧。
   關鍵詞: 電磁感應; 電導率; 流量特性; 體積流量
   .. .. 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 .. EMF的工作原理
   EMF 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EMF 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: Ue= kBL v ( 1. 1) Qv= ..L2v/ 4= ( ..L/ 4kB) Ue ( 1. 2) EMF 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 .. 智能電磁流量計的特點
   1) 結構簡單, EMF 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, EMF 特別適用于含固體顆?；蚶w維的液圖1 .. 測量原理固兩相流體, 如紙漿、泥漿、礦漿、煤水漿和污水等。
   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EMF 發展的一大優勢。
   3) EMF 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) EMF 測量范圍很大, 通常為20 .. 1~ 50 .. 1, 每個量程又可從2% ~ 99%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, EMF 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 .. 智能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EMF 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。EMF 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, 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
    使用電磁流量計 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- 4 S/ cm, 酸、堿、鹽液的電導率在10- 4 ~ 10- 1 S/ cm 之間, 使用不存在問題, 低度蒸餾水為10- 5 S/ 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EMF 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 .. 結束語
   EMF 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EMF 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。
   參考文獻: [ 1] .. 紀綱. 流量測量儀表應用技巧. 化學工業出版社. [ 2] .. 陸德民. 石油化工自動控制設計手冊. 化學工業出版--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：