电磁流量计在化工生产中如何应用
发布日期:2018-02-11 21:57
 
 
  流量是化工生产中重要的测定参数之一,就测量导电液体流量而言,不管目的是监控还是计量,EMF都能做到测量稳定、可靠、精度高、易维护。在仪表选型和使用时,笔者结合实际应用总结一些要点介绍给大家供参考。  1 EMF的工作原理  EMF的基本原理是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力运动时在其两端产生感应电动势。如图1所示,在EMF测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时,则会产生感应电势,由管道内部的两个电极测量并引出感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现流体与测量电极的电磁隔离。假设电磁感应线圈产生磁场强度B(T)为恒定,产生的感应电压Ue(V)正比于流体平均速度V(m/s),系数为k,测量管内径L(m)为已知,则体积流量Qv(m3/s)可通过如下公式计算:  EMF由流量传感器和变送器两大部分组成。传感器测量管上下装有励磁线圈,通励磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到变送器。励磁电流则由变送器提供。
 
  2EMF的特点
 
  1)结构简单,EMF的测量管道是一段无阻流扰动件或节流件的光滑直管,不易发生堵塞、磨损等问题。因此,EMF特别适用于含固体颗粒或纤维的液固两相流体,如纸浆、泥浆、矿浆、煤水浆和污水等。
图1测量原理  2)由于没有节流件,仪表几乎无压力损失,仅消耗10~20W的电功率,这点与节流的差压式流量计相比,其节能效果成为EMF发展的一大优势。
 
  3)EMF所得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力、雷诺数以及在一定范围内电导率变化的影响。
 
  4)EMF测量范围很大,通常为20∶1~50∶1,每个量程又可从2%~100%线性测量,EMF的测量范围可涵盖紊流和层流两种速度分布状态,这是其他流量计不能与之相比拟的。
 
  5)测量原理是线性的,测量精确度高,反应速度快,可测脉动流量和快速累积总量,可测正反双向流量,传感器前后直管段要求低。
 
  6)耐腐蚀性能好,使用可靠,维护方便,寿命长。
 
  但是,EMF不能测量电导率很低的液体,如石油制品和有机溶剂等;不能测量气体、蒸汽、和含有较多较大气泡的液体;受衬里材料和电极绝缘材料的温度限制,不能测量较高温度的液体。
 
  3EMF的选型考虑要点
 
  在石油化工设计中,要选择适合的流量仪表要考虑的因素很多,具体到EMF的特点,重点要求考虑四个方面的因素,即仪表性能、流量特性、安装条件和环境条件。
 
  3.1仪表性能
 
  市场上EMF的功能差别也很大,简单的就只是测量单向流量,只输出模拟信号带动后位仪表;多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片(ASIC),以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、FF现场总线等。
 
  EMF的口径范围比其他品种流量仪表宽,如E+H公司提供W、P、H三种类型的传感器,分别应用于水和污水行业(W型),化工、食品行业(P型),食品、制药行业(H型),口径范围从2毫米到2米。变送器可提供10、50、23、53多种选择,10针对于水行业开发的经济型,50为普通型,53为增强型,23为两线制。精度可有0.5%,0.2%两种选择。可测正反双向流量,也可测脉动流量。
 
  用于易粘附、沉积、结垢等介质,流速要求应不低于2m/s,最好提高到3~4m/s或以上,起到自清洗、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨蚀性强的流体,流速应低于2~3m/s,以降低衬里和电极的磨损。衬里、电极和接地环材料的选择也很关键,可查阅适合不同介质的有关“材料手册”,如《自控常用材料器件手册》。
 
  3.2流体特性
 
  使用EMF的前提是被测液体必须是导电的,不能低于阈值(即下限值)。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用,超过阈值即使变化也可以测量,示值误差变化不大,通用型EMF的阈值在10-4~(5×10-6)S/cm之间,视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容,制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。
 
  工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm之间,使用不存在问题,低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低,认为不能使用,然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例,这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液,资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的,实际使用的水溶液可能用工业用水配比,电导率将比查得的要高,也有利于流量测量。
 
  3.3安装条件
 
  按EMF自身的转换器与传感器组装方式分类,有分离型和一体型两种。如在污水厂中大口径流量计传感器大多安装在地下,所以建议选择IP68(防尘防潜水级),如果安装在地上,建议选择IP67(防尘防溅水级)。小口径以一体式为多。通常EMF对安装场所要求有:
 
  a.测量混合相流体时,选择不会引起相分离的场所;测量双组分液体时,避免装在混合尚未均匀的下游;测量化学反应管道时,要装在反应充分完成段的下游;尽量满足前后直管段分别不小于5D和2D;
 
  b.尽可能避免测量管内变成负压;
  c.选择震动小的场所,特别对一体型仪表;
  d.避免附近有大电机、大变压器等,以免引起电磁场干扰;
  e.易于实现传感器单独接地的场所;
  f.尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体;
  g.尽可能避免受阳光直照
 
  3.4环境条件
 
  一般仪表应用于爆炸性危险环境应按标准GB3836.1《爆炸性环境电气设备通用要求》的规定,选择适应使用场所环境的气氛、爆炸性混合物的分级分组、设备类型以及其他安全规则或标准的仪表。另外,外界磁场、电气干扰、环境温度和湿度也是EMF选型的考虑要点。

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