摘要(yao):電磁流(liu)量計
的(de)工作原(yuan)理、結構(gou)及相關(guan)特性,電(dian)磁流量(liang)計在濃(nong)硝酸項(xiang)♉目中的(de)應用及(ji)選型時(shi)注意事(shi)項。
随着(zhe)石油化(hua)工裝置(zhi)中工藝(yi)與設備(bei)越來越(yue)複雜，對(dui)流體檢(jian)測的可(ke)靠性要(yao)求也越(yue)來越高(gao)。特别對(dui)腐蝕性(xing)流體、髒(zang)污流體(ti)、高粘性(xing)流體、多(duo)相流體(ti)、特大流(liu)量、微小(xiao)流量等(deng)測量成(cheng)爲重點(dian)關注問(wen)題❗。電磁(ci)流量計(ji)是自差(cha)壓、浮子(zi)及容積(ji)式之後(hou)🍓用量最(zui)大的儀(yi)表,能✂️測(ce)量常規(gui)流🔴量儀(yi)表無法(fa)測量的(de)腐蝕性(xing)流體、多(duo)相流體(ti)等介質(zhi)。
1電磁流(liu)量計工(gong)作原理(li)
電磁流(liu)量計是(shi)-種測量(liang)導電液(ye)體體積(ji)流量的(de)儀表。其(qi)工作原(yuan)理是基(ji)于法拉(la)第電磁(ci)感應定(ding)律,感應(ying)電勢與(yu)流速之(zhi)間‼️的關(guan)系式爲(wei):.
E=kBDv(1)
式中:
E爲(wei)感應電(dian)勢,V;
k爲系(xi)數;
B爲交(jiao)變矩形(xing)波磁感(gan)應強度(du),T;
D爲傳感(gan)器通道(dao)(測量管(guan))的内徑(jing),m;
爲流體(ti)在通道(dao)内的平(ping)均流速(su),m/s。
設液體(ti)體積流(liu)量爲:
由(you)式(1)可知(zhi)，感應電(dian)勢與流(liu)體的平(ping)均流速(su)成正比(bi)關系㊙️。流(liu)體所感(gan)應的電(dian)勢由兩(liang)隻與液(ye)體接觸(chu)的電極(ji)檢出,并(bing)傳👌送至(zhi)轉換器(qi)，由轉換(huan)器完成(cheng)信号放(fang)大,并轉(zhuan)換成标(biao)準的輸(shu)出信号(hao)輸送至(zhi)顯示器(qi)和累計(ji)單元。
2電(dian)磁流量(liang)計結構(gou)與分類(lei)
(1)電磁流(liu)量計由(you)流量傳(chuan)感器和(he)轉換器(qi)兩大部(bu).分組成(cheng)👉。傳感器(qi)中的測(ce)量管上(shang)下裝有(you)激磁線(xian)圈，通激(ji)磁電流(liu)後産生(sheng)磁💰場穿(chuan)過測量(liang)管,-對電(dian)極裝在(zai)測量管(guan)内壁與(yu)液體相(xiang)♌接觸，引(yin)出感應(ying)電勢,送(song)到轉換(huan)器,轉換(huan)成與體(ti)🔱積流量(liang)成正比(bi)的電壓(ya)信号。
(2)市(shi)場上通(tong)用型産(chan)品和特(te)殊型儀(yi)表可以(yi)從不同(tong)角度分(fen)類:
1)按激(ji)磁電流(liu)方式分(fen)類:直流(liu)激磁、交(jiao)流(工頻(pin)或其他(ta)頻🔱率)激(ji)磁、低頻(pin)矩形波(bo)激磁和(he)雙頻矩(ju)形波激(ji)磁;
2)按輸(shu)出信号(hao)連線和(he)激磁(或(huo)電源)連(lian)線的制(zhi)式分類(lei):四線🈲制(zhi)⛷️和二線(xian)制;
3)按轉(zhuan)換器與(yu)傳感器(qi)組裝方(fang)式分類(lei):分離型(xing)和一體(ti)型;
4)按流(liu)量傳感(gan)器與管(guan)道連接(jie)方法分(fen)類:法蘭(lan)連接、法(fa)✔️蘭夾🔅裝(zhuang)連接、衛(wei)生型連(lian)接和螺(luo)紋連接(jie);
5)按流量(liang)傳感器(qi)電極是(shi)否與被(bei)測液體(ti)接觸分(fen)類:接觸(chu)型和非(fei)接觸型(xing);按流量(liang)傳感器(qi)結構分(fen)類:短管(guan)型和插(cha)入型;
6)按(an)用途分(fen)類:通用(yong)型、防爆(bao)型、衛生(sheng)型、防侵(qin)水型、潛(qian)水型和(he)插入🔞型(xing)等。
3電磁(ci)流量計(ji)的特點(dian)
3.1電磁流(liu)量計的(de)優點
(1)電(dian)磁流量(liang)計的變(bian)送器結(jie)構簡單(dan),沒有可(ke)動部件(jian),測量通(tong)道是一(yi)段無阻(zu)流檢測(ce)件的光(guang)滑直管(guan)。所以當(dang)流體♻️通(tong)過♍時不(bu)會引起(qi)任何附(fu)加的壓(ya)力損失(shi),同時它(ta)不會引(yin)起諸如(ru)磨損,堵(du)塞等問(wen)題。特别(bie)适用于(yu)測🐆量帶(dai)有固✏️體(ti)顆粒的(de)礦漿、污(wu)水✌️等液(ye)固兩相(xiang)流體及(ji)各種粘(zhan)性較🔱大(da)的漿液(ye)等。
(2)易于(yu)選擇與(yu)流體接(jie)觸件的(de)材料品(pin)種,可應(ying)用于腐(fu)蝕性流(liu)體。由于(yu)它結構(gou)上無運(yun)動部件(jian),故可通(tong)過附💯上(shang)耐🧑🏽🤝🧑🏻腐蝕(shi)絕緣襯(chen)裏和選(xuan)擇耐腐(fu)材料制(zhi)成電極(ji),起到很(hen)好的耐(nai)腐蝕性(xing)能，使之(zhi)可用于(yu)各種腐(fu)蝕性介(jie)質的測(ce)量。
(3)電磁(ci)流量計(ji)不産生(sheng)因檢測(ce)流量所(suo)形成的(de)壓力損(sun)失，儀🔅表(biao)的阻力(li)僅是同(tong)一長度(du)管道的(de)沿程阻(zu)力，節能(neng)效果顯(xian)著,對于(yu)要求低(di)阻力損(sun)失的大(da)管徑供(gong)水管道(dao)最爲适(shi)合💛。
(4)電磁(ci)流量計(ji)是一種(zhong)體積流(liu)量測量(liang)儀表，在(zai)測量過(guo)程中,它(ta)不⭕受被(bei)測介質(zhi)的溫度(du)、粘度、密(mi)度以及(ji)電導率(lü)(隻要在(zai)某阈值(zhi)以上的(de)🥵一定範(fan)圍内)的(de)影響。因(yin).此，電磁(ci)流量計(ji)隻💜需經(jing)水标定(ding)以後，就(jiu)可用來(lai)測量其(qi)它導電(dian)性液體(ti)的流量(liang),而不需(xu)✂️要附加(jia)溫度壓(ya)力補償(chang)等其它(ta)修正。
(5)與(yu)其他大(da)部分流(liu)量儀表(biao)相比，前(qian)置直管(guan)段要求(qiu)較低;
(6)電(dian)磁流量(liang)計測量(liang)範圍度(du)大，通常(chang)爲20:1~50:1,可選(xuan)流量範(fan)圍寬;滿(man)🌂度值液(ye)🔞體流速(su)可在0.5~10m/s内(nei)選定。有(you)些型号(hao)儀表可(ke)🐇在現場(chang)根據需(xu)要擴🔴大(da)和縮小(xiao)流量(例(li)如設有(you)4位數電(dian)位器設(she)定儀表(biao)常數🌈)不(bu)必取下(xia)作離線(xian)實流标(biao)定。
(7)電磁(ci)流量計(ji)的量程(cheng)範圍極(ji)寬,同一(yi)台電磁(ci)流量計(ji)的量程(cheng)比可達(da)1:100。此外，電(dian)磁流量(liang)計隻與(yu)被測介(jie)質的平(ping)均流速(su)成正比(bi)，而與軸(zhou)🔴對稱分(fen)布下的(de)流動狀(zhuang)态(層流(liu)或紊流(liu))無💞關。
(8)電(dian)磁流量(liang)計的口(kou)徑範圍(wei)比其他(ta)品種流(liu)量儀表(biao)寬💃,從幾(ji)mm到3m,可測(ce)正反雙(shuang)向流量(liang)和脈動(dong)流量。隻(zhi)要脈動(dong)頻率❗低(di)于激磁(ci)頻率🆚很(hen)多,儀表(biao)輸出本(ben)質上是(shi)線性的(de)。
(9)電磁流(liu)量計無(wu)機械慣(guan)性,反應(ying)靈敏,可(ke)測量瞬(shun)時脈動(dong)⭕流🤩量，而(er)且線性(xing)好。因此(ci),可将測(ce)置信号(hao)直接用(yong)轉換器(qi)線性地(di)轉換成(cheng)🏒标準💔信(xin)号輸出(chu),可就地(di)指示，也(ye)可遠距(ju)離傳送(song)。
3.2電磁流(liu)量計不(bu)足之處(chu).
主要包(bao)括如下(xia)幾點:
(1)電(dian)磁流量(liang)計不能(neng)用于測(ce)量氣體(ti)、蒸氣以(yi)及含有(you)大量氣(qi)體較多(duo)和較大(da)氣泡的(de)液體。
(2)電(dian)磁流量(liang)計目前(qian)還不能(neng)用來測(ce)量電導(dao)率很低(di)的液體(ti)介質，被(bei)測液體(ti)介質的(de)電導率(lü)不能低(di)于5μs/cm,相當(dang)于蒸⁉️餾(liu)水的電(dian)導率,對(dui)石油制(zhi)品或者(zhe)有機溶(rong)劑等還(hai)無能爲(wei)力。
(3)由于(yu)測量管(guan)絕緣襯(chen)裏材料(liao)受溫度(du)的限制(zhi)，目前工(gong)✊業電磁(ci)流量🏃計(ji)還不能(neng)測量高(gao)溫高壓(ya)流體。有(you)些型号(hao)儀表用(yong)于過低(di)于😘室溫(wen)的液體(ti)，因測量(liang)管外凝(ning)露(或霜(shuang))而破壞(huai)絕緣。
(4)電(dian)磁流量(liang)計受流(liu)速分布(bu)影響,在(zai)軸對稱(cheng)分布的(de)條件下(xia)💋，流量信(xin)号與平(ping)均流速(su)成正比(bi)。所以，電(dian)磁流量(liang)計前後(hou)也☂️必須(xu)🔴有一-定(ding)長度的(de)前後直(zhi)管段。
(5)電(dian)磁流量(liang)計易受(shou)外界電(dian)磁幹擾(rao)的影響(xiang)。
4電磁流(liu)量計選(xuan)型中注(zhu)意事項(xiang)
(1)根據測(ce)量介質(zhi)的特性(xing)、工況條(tiao)件。選擇(ze)合适.的(de)襯裏材(cai)♍質🌈，應考(kao)慮介質(zhi)的腐蝕(shi)性、摩擦(ca)性及操(cao)作工況(kuang)的🍉溫度(du)壓力等(deng)。
(2)選擇合(he)适的電(dian)極材質(zhi)，避免材(cai)質與被(bei)測介質(zhi).不匹配(pei)而發生(sheng)電極表(biao)面化學(xue)反應形(xing)成鈍化(hua)膜、形成(cheng)極化現(xian)象産生(sheng)電勢或(huo)形成觸(chu)媒作用(yong)生成酸(suan)霧等。
4電(dian)磁流量(liang)計選型(xing)中注意(yi)事項
(1)根(gen)據測量(liang)介質的(de)特性、工(gong)況條件(jian)。選擇合(he)适的襯(chen)裏材質(zhi)♌,應考慮(lü)介質的(de)腐蝕性(xing)、摩擦性(xing)及操作(zuo)工況的(de)溫度壓(ya)力等。
(2)選(xuan)擇合适(shi)的電極(ji)材質,避(bi)免材質(zhi)與被測(ce)介質不(bu)匹配而(er)發💰生電(dian)極表面(mian)化學反(fan)應形成(cheng)鈍化膜(mo)、形成極(ji)化現象(xiang)産生電(dian)勢或形(xing)成觸媒(mei)作用生(sheng)成酸霧(wu)等。
(3)必須(xu)注意接(jie)地問題(ti)，其中有(you)接地帶(dai)、接地環(huan)、接地電(dian)極和襯(chen)裏保護(hu)器，都必(bi)須要合(he)理接地(di)。爲了使(shi)測量準(zhun)确和電(dian)極不會(hui)發♌生電(dian)🏒流腐蝕(shi)，電磁流(liu)量傳感(gan)器必須(xu)單獨接(jie)地，并使(shi)傳😍感器(qi)和㊙️流體(ti)大約處(chu)于相同(tong)電位，分(fen)離🈲型電(dian)磁流量(liang)計,原則(ze)上接地(di)應🏃♀️在傳(chuan)感器側(ce)，轉換器(qi)接地應(ying)在同一(yi)接地點(dian)。
通常傳(chuan)感器的(de)内裝參(can)比電極(ji)或金屬(shu)管能确(que)保所許(xu)的電☂️位(wei)㊙️平衡。因(yin)此,可通(tong)過内裝(zhuang)的參比(bi)電極和(he)金屬管(guan)将管💰中(zhong)流體接(jie)地，将傳(chuan)感器的(de)接地片(pian)與接地(di)✨線相連(lian)💜。如果傳(chuan)感器安(an)裝于帶(dai)陰極腐(fu)蝕保護(hu)管道💋上(shang)，除了傳(chuan)✏️感器和(he)接❄️地環(huan)一起接(jie)地外,還(hai)要用粗(cu)銅線繞(rao)過傳感(gan)器跨接(jie)在管道(dao)的兩法(fa)蘭.上,使(shi)陰極保(bao)護電流(liu)與傳感(gan)器之間(jian)隔離。
對(dui)于金屬(shu)非接地(di)管道,應(ying)用粗銅(tong)線連接(jie),保證法(fa)蘭至法(fa)🥵蘭和法(fa)蘭到傳(chuan)感器是(shi)連通的(de);對于非(fei)導電的(de)😘塑料管(guan)或襯裏(li)管,如果(guo)沒有參(can)比電極(ji)或由于(yu)電位平(ping)衡電🔞流(liu)的存🈲在(zai)，需将流(liu)體通過(guo)接地🚶♀️環(huan)接地。
(4)保(bao)證被測(ce)介質導(dao)電率必(bi)須大于(yu)電磁流(liu)量計所(suo)要求的(de)最✊小☂️導(dao)電率。但(dan)實際情(qing)況有時(shi)很不理(li)想，一些(xie)💞低度🔞蒸(zheng)餾⛷️水和(he)去離子(zi)水随然(ran)導電率(lü)大于5μS/cm,但(dan)出現🐪輸(shu)出晃✂️動(dong)，因此建(jian)議穩🧡定(ding)測量的(de)導電率(lü)下限值(zhi)要高1~2個(ge)數量級(ji)。
(5)流體必(bi)須要充(chong)滿管道(dao)(非滿管(guan)型例外(wai))，水.平安(an)裝時電(dian)🔴極中‼️心(xin)🍉軸線應(ying)略低于(yu)管道中(zhong)心線。若(ruo)是垂直(zhi)安裝，最(zui)好是👌流(liu)向要自(zi)下而上(shang);若流向(xiang)必須要(yao)從上向(xiang)下，一定(ding)要有背(bei)壓，保證(zheng)流體能(neng)🔴充滿管(guan)🔆。測兩相(xiang)流時推(tui)薦垂直(zhi)安裝，防(fang)止水平(ping)安裝時(shi)下半部(bu)局部磨(mo)損嚴重(zhong)，低流速(su)✌️時固相(xiang)沉澱等(deng)缺點。
(6)電(dian)磁流量(liang)計的精(jing)度和被(bei)測介質(zhi)的流速(su)和測量(liang)範圍有(you)直接的(de)關系。
(7)設(she)計時，--定(ding)要考慮(lü)周邊是(shi)否有大(da)電機或(huo)是大變(bian)壓器等(deng),以免引(yin)起電磁(ci)幹擾。
(8)應(ying)用在混(hun)合相流(liu)體時，選(xuan)擇不會(hui)引起相(xiang)分離的(de)場所。測(ce)量雙組(zu)♉分液體(ti)時,避免(mian)裝在混(hun)合尚未(wei)均勻的(de)下遊;測(ce)量化學(xue)反應管(guan)道😘時，要(yao)裝在反(fan)應充分(fen)完成段(duan)的下遊(you)，避免導(dao)電率不(bu)均勻。
(9)盡(jin)可能避(bi)免測量(liang)管内變(bian)成負壓(ya)，以防氟(fu)塑料.襯(chen)裏的傳(chuan)感⚽器脫(tuo)落。
(10)避免(mian)振動過(guo)大的場(chang)合,尤其(qi)是一體(ti)化電磁(ci).流量計(ji)。
(11)有可能(neng)結晶液(ye)體，電磁(ci)流量計(ji)要慎用(yong)。因爲電(dian)磁流量(liang)計‼️的測(ce)🤞量管難(nan)以實施(shi)保溫伴(ban)熱，測量(liang)管上因(yin)降溫而(er)結成一(yi)層固體(ti)🔴，導緻☁️信(xin)号源内(nei)阻變得(de)很大,儀(yi)表示值(zhi)失常。
(11)有(you)可能結(jie)晶液體(ti)，電磁流(liu)量計要(yao)慎用。因(yin)爲.電磁(ci)流量計(ji)的🈲測💯量(liang)管難以(yi)實施保(bao)溫伴熱(re)，測量管(guan).上因降(jiang)溫而結(jie)成🈚一層(ceng)固體🥰，導(dao)緻信号(hao)源内阻(zu)變得很(hen)大,儀表(biao)示值失(shi)常。
(12)一般(ban)功耗大(da)的情況(kuang)下最好(hao)應用220VAC交(jiao)流勵磁(ci)的型号(hao)，這樣就(jiu)可以避(bi)免現場(chang)不可見(jian)因素的(de)幹擾。
(13)盡(jin)管電磁(ci)流量計(ji)要求的(de)直管段(duan)長度相(xiang)對于其(qi)他流💞量(liang)🎯計來說(shuo)😘很短，但(dan)是在設(she)計過程(cheng)中還應(ying)該充分(fen)⭐考慮這(zhe)個問題(ti)，不要在(zai)傳感器(qi)上遊的(de)近處裝(zhuang)有截止(zhi)閥。
5電磁(ci)流量計(ji)在某濃(nong)硝酸項(xiang)目中的(de)應用
某(mou)化肥廠(chang)濃硝酸(suan)項目的(de)吸收合(he)成部分(fen)爲整個(ge)裝置🔞的(de)核心🌈部(bu)分，其硝(xiao)酸介質(zhi)的流量(liang)檢測也(ye)爲整個(ge)項目的(de)關鍵部(bu)分,要求(qiu)測量準(zhun)确且精(jing)度達到(dao)0.25%。由于測(ce)量介質(zhi)硝酸具(ju)有強腐(fu)蝕性,綜(zong)合地考(kao)慮測量(liang)的安全(quan)、準确💯和(he)經濟性(xing),選用電(dian)磁㊙️流量(liang)計來進(jin)行流量(liang)檢測，下(xia)面對應(ying)用過程(cheng)中幾點(dian)關鍵問(wen)題進行(hang)闡述♻️。
此(ci)項目介(jie)質爲硝(xiao)酸，具有(you)強腐蝕(shi)性，但溫(wen)度最高(gao)爲110'℃,所以(yi)選擇☁️襯(chen)PTFE。
5.2特殊介(jie)質的滲(shen)透問題(ti)
(1)水的滲(shen)透
水的(de)滲透包(bao)含了黑(hei)液滲透(tou)、酸溶液(ye)、堿溶液(ye)滲透。其(qi)中黑🔴液(ye)的🧡主要(yao)組成分(fen)NaOH、NaHS、NaCl、木質素(su)纖維素(su)高溫鹽(yan)液等;酸(suan)堿溶液(ye)包含🔅濃(nong)硝酸、氫(qing)氟酸、氫(qing)氧化鈉(na)。
(2)非水的(de)滲透
非(fei)水滲透(tou)主要爲(wei)CIO2。
一般情(qing)況，PTFE/PFA是不(bu)易被水(shui)沾濕，但(dan)是在含(han)鹽濃度(du)高時，PTFE/PFA便(bian)具有親(qin)水性了(le)，含鹽濃(nong)度越高(gao)、壓力高(gao)、溫度高(gao)時✉️，滲透(tou)速度加(jia)倍。滲透(tou)🐅模式以(yi)水分子(zi)以水蒸(zheng)氣形式(shi)吸附、水(shui)分子在(zai)襯裏内(nei)擴散、水(shui)分子從(cong)襯裏擴(kuo)散到襯(chen)裏與管(guan)壁之間(jian)(水💋不吸(xi)附在🔴襯(chen)裏背面(mian)，最終凝(ning)結成水(shui)滴)3種形(xing)式，-旦通(tong)路形成(cheng)，滲透急(ji)劇加速(su),造成傳(chuan)感器故(gu)障。
此項(xiang)目爲第(di)--種情況(kuang)即水的(de)滲透,爲(wei)防止此(ci)現場.發(fa)生🈲，首先(xian)增加🔞襯(chen)裏厚度(du)延長滲(shen)透時間(jian)，然後選(xuan)用淚孔(kong)形式，在(zai)管壁上(shang)開小孔(kong),提供釋(shi)放通路(lu),這樣滲(shen)透.的介(jie)質不會(hui)積🌍存在(zai)襯裏與(yu)管道間(jian)，也就不(bu)會産生(sheng)氣泡。
5.3電(dian)極材質(zhi)選擇問(wen)題
适當(dang)的電極(ji)選擇和(he)設計減(jian)少結垢(gou)，增加過(guo)程穩定(ding)性，降低(di)維護成(cheng)本。對于(yu)不産生(sheng)結晶、結(jie)疤、不沾(zhan)污電極(ji)的介質(zhi)，可用标(biao)準電極(ji);否則用(yong)刮刀式(shi)清垢電(dian)極或有(you)清洗連(lian)接裝置(zhi)的電極(ji)。對于測(ce)污場合(he),還可以(yi)選用可(ke)換式電(dian)極。設計(ji)時候要(yao)考慮能(neng)否加旁(pang)路管或(huo)便于清(qing)洗的連(lian)接和預(yu)置入孔(kong)，用來清(qing)除電極(ji)污垢和(he)測量管(guan)内壁。電(dian)極形狀(zhuang)可👌以設(she)計成紐(niu)扣式和(he)子彈頭(tou)式的，當(dang)磨損成(cheng)爲主要(yao)因素的(de)時候選(xuan)用紐扣(kou)式的電(dian)極形式(shi),當覆蓋(gai)成爲主(zhu)要因🏃♂️素(su)的時候(hou)選用子(zi)彈頭🈚式(shi)的電極(ji)形式。常(chang)見🛀🏻電極(ji)材質見(jian)表2。此項(xiang)目中覆(fu)蓋并不(bu)是主要(yao)因素,所(suo)以選用(yong)紐扣形(xing)式的電(dian)極形式(shi)。
6結束語(yu)
近幾年(nian)無論在(zai)理論分(fen)析.上還(hai)是在實(shi)踐應用(yong)上,電磁(ci)流量計(ji)都有了(le)很大的(de)改進和(he)發展，具(ju)有很高(gao)的⭐可靠(kao)㊙️性、安全(quan)性、可用(yong)性，加🤟深(shen)了解儀(yi)表的原(yuan)理結構(gou)㊙️及性能(neng)，從根本(ben)上保證(zheng)儀表的(de)可靠性(xing),保障系(xi)統能更(geng)穩定安(an)全的運(yun)行。
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