摘要:着重介紹(shào)了電磁流量計(jì) 的原理、分類、特(te)點及其安裝維(wéi)護,并将其在化(hua)工領㊙️域的發展(zhǎn)做了相應的分(fèn)析,同時重點探(tàn)讨了在實際石(shí)油化工工程項(xiang)目中電磁流量(liang)計的典型應用(yòng)案例。以MTO裝置(甲(jia)🏃🏻醇制烯烴裝置(zhi))堿液、氨液、漿液(ye)管道和共用工(gōng)程管道爲工程(cheng)背景,爲電磁流(liú)🔴量計的正确配(pei)置、選型提供了(le)可行的參考方(fāng)案。
　　在石油化工(gong)生産過程中,至(zhi)關重要的環節(jiē)就是流體流量(liang)參數的檢測與(yu)控制,關系到整(zheng)個生産過程的(de)安♈全與質量。所(suǒ)以針對流量測(cè)量,如果能做到(dao)更😍爲高效、快速(su)、及時、正确,就可(ke)以較爲顯著地(di)提高産🏃品的品(pin)質、降低企業的(de)成本、提升企業(yè)安全生産和節(jiē)能環保的能力(lì)。
　　電磁流量計傳(chuan)感器沒有活動(dòng)部件,具有無阻(zǔ)力,無壓損的優(yōu)點,用于流量測(cè)量,可以盡可能(néng)減小工藝管道(dào)内的🎯阻力,且測(ce)量範圍大,測量(liang)精度高,符合現(xiàn)代工藝所倡導(dǎo)的綠色、節能、降(jiàng)耗的特點,因而(ér)電磁流量計在(zai)♈石油化工行業(yè)内得❗到較爲廣(guǎng)泛的認可🈲,成了(le)業内用量較大(da)的流量儀表。但(dan)是電磁流量計(jì)也有着自身的(de)使用、安裝局限(xian),所以以MTO裝置堿(jian)液、氨液、漿液管(guan)道和共⚽用工程(chéng)管道爲工🌏程背(bei)景,對電磁💔流量(liang)計的選型和應(yīng)🌈用進行了探讨(tǎo)。
1測量原理
　　電磁(cí)流量計的工作(zuo)原理簡單來講(jiǎng)就是基于電磁(ci)🤩感應定律。工😍藝(yi)管道中的導電(dian)液體流過電磁(cí)流量計的磁感(gan)線時,由于導電(diàn)液體切割磁感(gan)線,導電液體中(zhōng)會産生感應電(diàn)動勢,流量計中(zhong)的傳感器會把(bǎ)電動勢測出,由(yóu)轉換器轉換計(jì)算出相應🐇的流(liú)量,達到測量目(mu)的。感應電動勢(shì)😘的方向、磁場的(de)方向、導電液體(tǐ)的流動方向這(zhe)三者是互相垂(chuí)直的,如圖1所示(shì)。
 
　　感(gǎn)應電動勢U的計(jì)算公式如下:
U=kBDv
　　式(shi)中:U爲感應電動(dòng)勢(V);h爲系數;B爲磁(ci)感應強度(T);D爲測(ce)量管内💃🏻徑(m);υ爲導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中運動的平均(jun1)速度(m/s)。
2分類
(1)電磁(ci)流量計按勵磁(cí)方式進行分類(lèi),有直流、交流、矩(jǔ)形.波勵磁等。20世(shi)紀80年代以後,石(shi)油化工行業比(bǐ)較常🏃🏻‍♂️用的是低(dī)頻矩形波勵磁(ci),它具有功耗小(xiǎo)，穩定性高，可抗(kàng)工頻幹擾,性價(jia)比高等特點。但(dan)是未來的電磁(ci)流量計的🙇‍♀️發展(zhan)方向會是雙頻(pín)📐矩形波勵磁,這(zhe)種勵⭐磁方式橫(héng)河公司已率先(xiān)🈲應用于流量計(ji),它在低頻的基(jī)礎上疊加了高(gāo)頻矩形波,這種(zhong)形式使得🐕流量(liàng)計的快速響應(ying)性得到了進一(yī)步提📱升,穩定性(xing)和精度上也更(geng)優。
(2)按組裝形式(shi)進行分類,有分(fèn)體型和一體型(xíng)。目前石油化工(gōng)行業💰更爲常用(yong)的是一體型,但(dàn)是當現場環境(jing)比較惡劣例✨如(ru)井下.有強力振(zhen)動的管道,或者(zhě)轉換器需要安(an)裝在巡檢人員(yuan)更易接近的場(chang)合就更✨需要 分(fen)體型電磁流量(liàng)計 。
(3)按與管道的(de)連接方式分類(lei),有法蘭型、插人(rén)型、夾持型.等。法(fǎ)蘭連接是傳統(tong)的連接方式同(tong)時也是石油化(hua)工行業💜最爲常(chang)用的連接方式(shi)。但是在一些管(guǎn)道🐆相對較粗,或(huò)者安裝條件嚴(yan)苛的情況下,插(chā)人式流量計體(ti)積更小更有利(li)于維護則更适(shi)用。
(4)按電極與被(bei)測液體是否接(jiē)觸分類,有接觸(chù)型和非接觸型(xíng)。目前石油化工(gōng)行業常用的還(hai)是接觸型的🛀電(diàn)磁流量計。但是(shì)這種傳🈲統的電(dian)磁流量計對所(suo)測的液體有電(diàn)導♊率的最低要(yào)求，且對一🔞些黏(nián)度較大，易沉積(jī)的流體測量較(jiào)爲困難,未來需(xu)要打破這種局(ju)限,非接觸型電(dian)磁流量計将會(huì)是發展趨勢,所(suǒ)以🔴電容式電磁(cí)流量計也就應(yīng)運而生了。在國(guó)外,一些大的流(liú)量計公司可提(tí)供此類産品如(rú)Fisher.橫河、Krohne等。但是❓其(qi)🤟結構的設計、信(xin)号的檢測仍是(shi)當今的研究熱(rè)點🥰和關鍵,且有(yǒu)待進一步優化(huà)。也🔴正是因爲這(zhè)些成本、技術上(shàng)的難點,電容式(shì)流量計距離大(da)規模的商業化(huà)生産還有一定(ding)的距離。
3适用範(fan)圍和主要特點(dian)
　　電磁流量計廣(guang)泛用于導電液(yè)體的測量,可以(yǐ)測量像其他👈儀(yí)表不容易測量(liang)的一些酸、堿、鹽(yan)等易結晶🛀🏻腐蝕(shí)的溶液,也可以(yi)測量漿液等對(dui)流量計磨損性(xing)大的液固介質(zhì)。當然也可以測(ce)量相對♉簡單的(de)純水、污水等液(yè)體。其主要特點(dian)如下:
(1)常用的 法(fǎ)蘭式電磁流量(liang)計 的測量管是(shi)一段無阻流檢(jiǎn)測件的直管,因(yin)而基本☔不會造(zao)成壓損,節能效(xiao)果相對好。特别(bie)是在工藝管道(dào)壓力不高或工(gōng)藝對儀表壓損(sun)有限制時采用(yong)更💰有利。
(2)傳感器(qì)結構可靠。因無(wu)阻流檢測件,也(yě)不會堵塞。石油(you)化工行業中液(yè)體中經常會含(han)有催化劑、結晶(jīng)物等固體顆📐粒(lì)，所以電磁流量(liàng)計在測量液固(gu)兩相流🏃🏻體的情(qing)況下也是有利(li)🛀🏻的。
(3)測量範圍大(da)。電磁流量計的(de)量程比常規大(da)于10:1,最高可達🔆100:1,優(you)勢明顯,且可任(ren)意改變量程。流(liu)速範圍一般爲(wèi)1~6m/s,也可擴展到0.5~10.0m/s。
(4)電(diàn)磁流量計所測(ce)體積流量與流(liu)體的自身特性(xing)無關🈚，也就是說(shuo)流體的溫度、壓(ya)力、密度、黏度等(deng)不影響🔞其測量(liang)結果。設液體體(ti)積流量爲Qv,Qv=πD²υ/4,根據(ju)U=hBDυ,可以确定U=4kBQυ/πD。由🔞此(cǐ)得出,U與Q、呈線🛀性(xing)關系,流體的體(tǐ)積流量與介質(zhì)的物性無關。所(suo)以電磁流量計(ji)在測量導電介(jiè)質的體🔆積流量(liàng)之前隻要用最(zui)簡單的液體水(shuǐ)标定即可,無💁需(xu)修正。當然,這是(shi)在比較理想的(de)狀态下的結論(lun),工程上一般✉️可(kě)以采用近似的(de)方法進行計算(suàn),對于實👄際存在(zai)的偏差,可以通(tōng)過儀表的标定(dìng)來進行彌補。.
4安(an)裝及維護
4.1接地(dì)
　　由于電磁流量(liàng)計測量的電勢(shì)相對比較微弱(ruo),有一點幹🧡擾👄可(ke)能會影響測量(liang)結果,所以要良(liáng)好的接地以保(bǎo)🆚障其穩定工作(zuo)。通常接地是通(tōng)過接地環或用(yong)金屬導線連通(tong)來實現
(1)接地環(huán)安裝于流量計(ji)的法蘭面上,其(qí)内孔和導電♍液(yè)體🔞接觸🈚,環的邊(biān)緣用導電材質(zhì)接出并與轉換(huàn)器信号連通。接(jiē)地❄️環的材料👣也(ye)要能耐流體的(de)磨損與腐蝕,通(tōng)常與電🤩極材質(zhì)一緻。
(2)安裝在金(jīn)屬管道中的電(diàn)磁流量計,在傳(chuan)感器法蘭和用(yong)⭐戶法蘭之間采(cai)用金屬導線連(lián)通,作爲接地的(de)安裝方式。
4.2直管(guǎn)段要求
　　在實際(jì)應用中,電磁流(liu)量計前後直管(guǎn)段都有一定的(de)要求來減🏃🏻少誤(wu)差。根據石油化(hua)工行業的經驗(yan),大部分場合,前(qian)直管段大于等(děng)于5D,後直管段大(dà)于等于3D即可。但(dan)是在某些安裝(zhuang)條件嚴苛，空間(jian)常常無法滿♻️足(zu)的情況下,後直(zhí)管段大于2D也能(neng)滿足測量要求(qiú)。
4.3安裝位置
(1)電磁(ci)流量計不能用(yong)于低導電率液(ye)體測量(電導率(lü)不低于5x10-6S/cm的流體(tǐ),例如石油化工(gōng)行業中的石油(yóu)制品、除鹽水、有(you)💃🏻機溶劑等❄️。也不(bu)能測量氣體、蒸(zhēng)汽以及黏度特(tè)别大的液體。
(2)由(you)于電磁流量計(ji)一般不用于較(jiào)高、較低溫度工(gōng)況。如.不可避🛀🏻免(mian),可參考表1~2對電(dian)極和襯裏的材(cai)料做相應的選(xuan)擇。
(3)電磁流量計(jì)安裝的管道應(ying)是介質完全充(chōng)滿的管道,保證(zheng)電極🔴浸入。
(4)電磁(ci)流量計的測量(liàng)管中如果出現(xian)氣體聚集或有(you)氣泡現象時,此(cǐ)時測量誤差會(hui)增大,所以要盡(jìn)量将流量計安(an)裝于💃低位，盡量(liang)避開安裝在管(guan)道的最高點。
(5)盡(jin)量避免安裝在(zài)有振動的地方(fang),如果不可避免(miǎn),可選擇🔆加固管(guǎn)道和傳感器,以(yi)減輕振動帶來(lai)的影響💛。
(6)盡量避(bì)免安裝在電磁(ci)場或者電磁場(chang)變化劇烈的地(dì)方，如大型變壓(yā)器、電機等強電(dian)磁設備附近(5)
(7)當(dang)選擇 插入電磁(cí)流量計 且管道(dào)是水平或傾斜(xié)時,探頭插入的(de)位置應在管🔴道(dao)中✍️心線平🐅面上(shang)下45°的範圍内,且(qiě)探頭的中心線(xiàn)應與管道中心(xin)線垂直。
5應用案(an)例分析
5.1在MTO裝置(zhi)中的應用
　　以甲(jiǎ)醇制烯烴裝置(zhì)(MTO裝置)爲例，介紹(shao)在實際石油化(hua)🈲工行📐業👣中電磁(ci)流量計的若幹(gàn)應用。在設計中(zhong)分别在自烯烴(tīng)分離裝置⭐流人(ren)的20%堿液管道、氨(ān)水管道、至廢液(ye)處理單元循環(huán)漿液管道上設(shè)置電磁流量計(jì)。這些管道中介(jiè)質的特點是:髒(zang)💘、污流體,且具有(yǒu)一定的腐蝕性(xìng)磨損性,并且均(jun1)爲導電流體。同(tong)時,工藝管😄道壓(yā)力普遍不高,壓(yā)力損失盡量小(xiǎo)，且要求儀表測(ce)量精度又💚相對(duì)較高。鑒于上述(shu)工況特點及要(yao)求,選♋用了電磁(ci)流量計來滿足(zu)工藝測量。由于(yú)電磁流量計電(dian)極和襯裏與介(jiè)質直接接觸,根(gen)據項目實際情(qing)況,尤其是介質(zhi)的特性,選擇合(he)适的電極材料(liao)和襯裏材料尤(you)爲關鍵。
5.1.1根據被(bei)測介質的腐蝕(shí)性特性選擇電(diàn)極材料
　　電磁流(liu)量計中的電極(jí)起着重要的傳(chuan)輸電信号的作(zuo)用❌。電信号的傳(chuán)遞是否正确,關(guān)系到整個電磁(cí)流量計☔精度、精(jīng)度,是至🌐關重🧡要(yào)的一個環節。而(ér)信号傳遞的正(zheng)确率主🙇‍♀️要的影(ying)響因素是電極(jí)表面質量及材(cái)料性能,所以不(bu)同的介質流量(liang)應選擇與之相(xiàng)适應的電極材(cái)料,這樣才能🤩盡(jin)可能保證測量(liàng)的正确率,同時(shí)延長🙇‍♀️整個流量(liang)計的使用壽命(ming)。表1是石油化工(gong)行業常見電極(ji)🔴材料的耐腐蝕(shi)性能,針對上述(shù)裝置,20%堿液和氨(an)液屬于💛強腐蝕(shi)介質,選用哈氏(shi)合金作爲電極(jí)材🌏料。循環漿液(yè)的腐蝕性不高(gāo)，則選用304L不鏽鋼(gang)作爲電極材料(liào)💃,這樣選擇滿足(zu)測量要求正确(que)率💯和經濟性要(yao)求,儀表運行至(zhi)今效果良好。
 
5.1.2根(gēn)據被測介質的(de)磨損性及溫度(du)來選擇村裏材(cái)料🍓
　　襯裏敷設于(yú)流量計測量管(guǎn)内側,襯裏必須(xu)是電絕緣材料(liao)。根🙇🏻據🐅表2石油化(hua)工行業常見襯(chèn)裏材料的性能(néng),在20%堿液管道、氨(ān)水🚶管道上,電磁(cí)流量計選用PTFE作(zuò)爲襯裏材料,介(jie)質的溫度也在(zài)PTFE的适用範圍之(zhi)内。PTFE是石油化工(gōng)行業比較常用(yòng)的襯裏材料。但(dan)是循環漿液💃因(yin)爲介質可能含(hán)有催化劑等雜(za)質,選擇聚氨酯(zhǐ)橡膠性能尚可(ke)🔞,且耐磨性相當(dāng)于天然橡膠的(de)10倍，但是它的缺(que)點是耐溫太低(dī);氯丁橡膠更适(shì)合大口徑的🌐傳(chuan)感器，所以針對(dui)循環漿液就最(zuì)好選用PFA作爲襯(chèn)裏👅材料,提高其(qí)耐磨性。這種選(xuan)擇使得裝置運(yùn)行效果安全且(qie)高效。
 
5.2在公用工(gong)程部分的應用(yong)
　　目前正在建設(shè)中或已建成的(de)石油化工裝置(zhì)中,公用工⚽程部(bu)分循環冷水管(guǎn)道、新鮮水管道(dào)通常選用❌電磁(cí)流量計來♍測量(liang)流量。管道的主(zhǔ)要特點是:循環(huan)冷水管道工藝(yi)管徑大、壓力低(di)、水中含有氯化(hua)物等腐蝕性介(jie)質;且循環冷水(shui)管道和新鮮水(shui)管道經常敷設(she)在地面🚩以下。這(zhe)就要求流量計(ji)首✔️先安裝方便(biàn)‼️,電磁流量計❗可(kě)水平.垂直或傾(qīng)斜任意角度安(ān)🍓裝。但📱是在這種(zhong)場合選✌️用電磁(cí)流量計需注意(yi):
(1)需維護方便,電(dian)磁流量計應選(xuǎn)用分體式,傳感(gan)器裝于工藝管(guǎn)道🌈,轉換器可裝(zhuāng)在傳感器附近(jin)或儀表室,相距(ju)數十🔞到數🧑🏽‍🤝‍🧑🏻百米(mǐ)。這樣,轉換器既(ji)可放在地面以(yǐ)上,也可遠離相(xiàng)對惡劣的現場(chǎng)環境,電子部件(jian)的檢查、調整和(hé)設定比較方便(biàn)。但是☀️在安裝過(guo)🏃🏻程中,對敷線的(de)要求就比較嚴(yán)格,否則易引人(ren)幹擾信号。
(2)根據(ju)國标CB/T4208-20176],關于外殼(ké)防護等級的标(biāo)準爲:IP65爲防噴水(shui)型,IP66爲防止猛烈(liè)噴水型,IP67爲短時(shí)間防浸水型,IP68爲(wei)連續浸水型，能(neng)長期在水中工(gong)作。循環冷水管(guan)道和新鮮🍓水管(guan)道常敷設在地(di)面以下,一般會(hui)設置儀表井來(lai)安裝電磁流量(liàng)計的傳感單元(yuan)🌈,因此此種工況(kuang)下,電🥵磁流量計(ji)的傳感器的外(wài)殼防護等級應(yīng)選IP68。
6結束語
　　電磁(cí)流量計具有精(jing)度高、可測範圍(wei)大、壓損小、可靠(kao)性🙇‍♀️好、使用✂️方便(biàn)、維護量小等特(tè)點,在石油化工(gong)行業得到了廣(guang)泛的應用。但同(tong)時也因爲其本(ben)身的--些局限性(xing),要❌求用戶在正(zheng)确地選擇和應(yīng)用電磁流量計(ji)之前應充分掌(zhang)握測量工況的(de)各項條件及其(qi)流量計本身的(de)各項要求。隻有(you)🐕這樣才能正确(què)地選擇、應用電(diàn)磁流.量計,保證(zheng)測量精度,爲安(an)全生産打下堅(jiān)實的基礎。

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