1　電磁流量計的原理及優點

1.1 　電磁流量計的測量原理

 

                 電磁流量計是基于法拉第電磁感應定律工作的,由傳感器和轉換器兩部分組成 ,其中傳感器主要由內襯絕緣材料的測量管、穿通測量管壁安裝的一對電極和用以產生工作磁場的一對線圈及鐵芯組成。當導電介質流經傳感器測量管時, 在垂直于介質流向的一個區間里存在由變送器所產生的磁感應強度為 B 的穩定磁場 ,平均流速為 v 的導電流體在流經磁場區域時, 作切割磁力線運動。于是在與管道橫截面平行且垂直于磁力線方向的兩根檢測電極上,就產生了感應電勢 E x ,根據電磁感應定律得出:

 

E x =BDv ×10 -8 (1)

式中 :E x ———感應電勢,V;

B ———磁感應強度 ,高斯;

D ———管道直徑 , 即導體垂直切割磁力線的長度,cm ;

v ———垂直于磁力線方向的液體流速 ,cm/s。體積流量 Q 與流速v 的關系為 :

 

式中 ,K 稱為儀表常數 , 在管道直徑 D 已確定并維持磁感應強度B 不變時 , K 是一個常數 。此時,感應電勢與體積流量具有線性關系 ,即測出了感應電勢 E x ,也就測出了介質的體積流量 Q 。

 

1.2 　主要技術參數

                 最高流速 :15m/s;精確度:DN15 ～ DN600, 示值的 ±0.3%, DN700～ DN24000,示值的 ±0.5%;流體導電率 :不小于 5μS/cm;流體最高溫度 :一般型,70℃;分離型 :聚四氟乙烯襯里、100 ℃, 氯丁橡膠襯里 、80 ℃,聚氨酯襯里 、80℃,聚丙烯襯里 ,100 ℃

 

1.3　電磁流量計的優點

①測量導管內無節流和可動部件, 因而壓力損失很小 ,節約能源 ,并可以測量含有顆粒 、懸浮物等流體的流量。 ②只有襯里和電極與介質接觸 ,只要選好兩者的材料, 就可以達到防腐的目的 ;只要電極不被污染 ,長時間使用儀表準確度不會降低。 

③電磁流量計輸出電流與流量間具有線性關系 ,并且不受液體的物理性質的影響 ;因此, 只要用水標定后,就可用它測量其它導電液體或固液兩相介質的流量 ,而無需修正。 

④SMART 轉換器采用新穎勵磁方式 ,功耗低 、零點穩定、精度高, 流量范圍可達 100∶1,參數設定方便 , 編程可靠 , 具有自檢和自診斷功能 。 

⑤無機械慣性 ,反應靈敏,可以測量脈動流量。

 

2　電磁流量計在氯堿計量方面的應用

2.1　電磁流量計在氯堿計量方面的適宜性

氯堿行業主要計量鹽水和燒堿 ,兩者具有共同的特點 :

①鹽水的成分較復雜, 有時呈酸性 ,有時呈堿性 ,并可能由于離子膜脫氯不凈 , 而含有游離氯,兩者都具有較強的腐蝕性。 

②兩者都是導電介質。

③北方的氯堿廠由于冬季氣溫較低, 鹽水管道都出現過結鹽現象 ,隔膜燒堿也會在輸送過程中隨著溫度降低而析出鹽 ;離子膜燒堿(32%)在 3℃左右就會結晶 ;在管道長并間歇輸送時 ,冬季我廠也出現過32%燒堿結晶而使管道堵塞, 所以兩種被測介質都會出現含有固體顆粒現象。 

④兩種介質的溫度都在100℃以下

 

                 根據被測介質的特點及電磁流量計的優點 , 可以看出電磁流量計在氯堿計量方面非常適用 。雖然電磁流量計的價格較貴, 但其精度高, 維護量小 , 使用壽命長 ,有較高的性價比。

 

                 差壓式流量計、渦輪流量計、橢圓齒輪流量計等都受流體工作狀態以及流體密度 、粘度等參數的影響而使測量誤差增大 。由于測量元件受固體顆粒的磨損而使壽命降低, 甚至堵塞無法使用 ,腐蝕性更無法解決 。我廠曾用橢圓齒輪流量計計量隔膜電解液,但因電解液中鹽的析出堵塞而停用 ,最后更換為電磁流量計。

 

2.2 　電磁流量計的選型

2.2 .1　電磁流量計的選型原則 :

①被測流體必須是導電性的液體或漿液 , 其電導率應不小于 5μS/cm ,被測流體中不應含較多的鐵磁性物質或氣泡;應根據被測流體的溫度 、工作壓力 、腐蝕性、磨損性等特性選擇相應的壓力等級、襯里材料 、電極材料及儀表結構形式。 

②考慮口徑與量程 , 電磁流量計的量程雖然是任意設定的, 但其設定的范圍受口徑的限制 。量程的設定要考慮正常流量超過滿量程的一半 , 這樣的測量精度才高 。流速一般選擇 2～ 4m/s, 如介質磨損電極,或介質靠高位槽的位差自流,可選擇稍低的流速;如介質較易粘附 ,可選擇適當高的流速 。綜合考慮后根據流速表選擇儀表的口徑 。

 

2.2.2　我公司現有電磁流量計 7 臺 , 日本橫河 AM產品 3 臺,分別用于離子膜燒堿 、進電解槽鹽水和脫氯后淡鹽水的計量及檢測 。型號分別為 AM202 -DC、AM205-DC 、AM205 -DC 。考慮到使用中的重要性不同 ,為了可互換 , 后兩者選型一樣;由于主控室集中顯示的要求, 結構上都采用了分離型。另外4 臺為開封儀表廠 D -Mag 和 E -Mag 產品, 分別用于去離子膜和隔膜鹽水、隔膜回收鹽水及隔膜電解液的計量 ,根據介質的溫度及現場情況 ,前 3個選為一體型 ,由于隔膜電解液溫度較高選為分離型 。考慮到以后再擴產, 口徑選為與工藝管道口徑相同 。

 

                 根據介質的溫度及腐蝕性, 都采用了聚四氟乙烯內襯,測鹽水介質時采用 Ti 電極 , 測堿介質時采用不銹鋼電極 。

 

2.3 　電磁流量計的安裝

2.3 .1　傳感器可以安裝在水平 、垂直和傾斜的管道上,但要求電極連線處于水平位置 。最好是垂直安裝,以便減少由于流體流過,而在電極上出現氣泡造成誤差。安裝位置要選擇在任何時候測量導管內都能充滿液體 ,以防止由于測量導管內沒有液體而顯示不在零點上所引起的錯覺 。傳感器的周圍不能有較大的干擾電磁場(如大功率電機、變壓器等)。

 

2.3.2　儀表上游側至少應有 5 倍管徑長度的直管段 。如果傳感器通徑稍異于工藝管道, 則傳感器需通過擴大管或漸縮管與工藝管道連接 。為保證精度 ,擴大管或漸縮管的錐角應小于 15°, 且傳感器進口端異徑接頭的上游側至少應有 5 倍工藝管徑的直管段。

 

2.3.3　接地 。電磁流量計測量線路把被測液體電位作為零電位 , 多數場合被測液體為地電位 。同時也為了減少電氣干擾, 傳感器需有良好接地措施。在金屬管道系統中, 借助傳感器同毗連的管道連接使儀表取得被測液體電位, 如圖 1 所示。采用這種連接方式要求通過傳感器本體的電流不超過 10A,如果超過 10A, 則要采用圖 2 連接方式。有些系統如采取陰極保護的管網 , 因其系統電位不全為地電位 ,將產生干擾電勢。要排除這類電氣干擾,可采用圖 3 所示的連接方式。傳感器安裝于非金屬管道中或金屬管道內有絕緣襯里時 ,需加裝接地法蘭。

 

2.3.4　如有二次儀表 ,則變送器必須和二次儀表使用電源中的同一相線 , 否則由于檢測信號和反饋信號相位差120°,使儀表不能正常工作。

2.3.5　傳感器及其密封件、接地環的安裝要與管道同心,不能向內凸出。

 

3　使用中遇到的問題及解決方法

3.1　電磁流量計顯示突然變小并波動

                 檢查顯示表無故障, 打開傳感器后發現接線盒內有霧珠 ,用儀表氣吹干后儀表恢復正常,原因為儀表進線密封不嚴 ,操作工用水打掃現場衛生時 ,水進入接線盒 。

 

3.2 　電磁流量計顯示不穩

檢查發現密封墊片內徑太小并未與管道同心造成。電磁流量計是速度式儀表 , 感應電勢與平均流速成正比例,流體在管道內流動時 ,界面上各點流速分布情況對儀表示值有很大影響 ,如果破壞了流速相對于導管中心軸線的對稱分布 ,電磁流量計將不能正常工作。

 

3.3 　流量波動

                 一電磁流量計安裝于襯膠管道顯示正常流量為20m 3 /h,而最近出現大幅度波動 -3 ～ 39m 3 /h , 波動率很高,檢查發現接地螺絲已嚴重腐蝕 ,接地良好后工作正常 。變送器的外殼 、屏蔽線 、測量導管以及變送器兩端的管道都要接地, 并且要求單獨設置接地點,絕對不能連接在電機 、電器等的公用地線或上下水管道上。即使變送器接地良好 ,當變送器附近的電力設備有較強的漏地電流, 或安裝變送器的管道上存在較大的雜散電流 ,或進行電焊 ,都將引起干擾電勢的增加 ,進而影響儀表正常運行 。

 

3.4　電磁流量計顯示越來越小

                 檢查發現由于變送器長期在酸、堿、鹽霧較濃的場所工作,接線盒內接線端子和訊號插座被腐蝕 ,絕緣被破壞而造成的 。所以在使用中必須注意日常巡檢與維護。

 

3.5　計量鹽耗與實際鹽耗誤差較大

                 儀表維護人員檢查儀表后 ,確認儀表正常。經仔細審查化驗與操作原始記錄發現, 是由于鹽水的飽和度已降低 、回收鹽水的含量化驗結果不真實所致 。后經各分廠加強管理, 增加化驗頻率等,使計量鹽耗與實際鹽耗基本一致。

 

4　結束語

                 從使用及維護經驗可知, 要使儀表達到要求的精度,必須正確選型、安裝與使用 。儀表維護人員在選擇、使用、維護儀表時 ,不能單從儀表本身考慮 ,而要從工藝 、設備及工作環境全面考慮是否達到了儀表正常使用的要求 。只有這樣才能使每臺儀表發揮應有功能,為生產經營提供準確可靠的計量數據