摘要:着重介紹了(le)電磁流量計 的原(yuán)理、分類、特點及其(qí)安裝維護,并将其(qi)在化工領域的發(fa)展做㊙️了相應的分(fen)析,同時重點探讨(tao)了在實際石油化(hua)工工程項目中電(dian)磁流量計的典型(xíng)應用案例。以MTO裝置(zhì)(甲醇制烯⭕烴裝置(zhì))堿液、氨液、漿液管(guǎn)道和共用工程管(guan)道爲工程背景,爲(wèi)電磁流量計的正(zheng)确配置、選型提供(gòng)了可行的參考方(fang)案。
　　在石油化工生(sheng)産過程中,至關重(zhòng)要的環節就是流(liu)體📱流量參數的檢(jiǎn)測與控制,關系到(dao)整個生産過程的(de)安全與質量。所以(yǐ)♋針對流量測量,如(rú)果能做到更爲高(gāo)效、快速、及♉時、正确(que),就可以較爲顯🏒著(zhe)地提高産品的品(pin)質、降低企業的成(chéng)本、提升企業安全(quan)生産和節能環保(bao)的能力。
　　電磁流量(liang)計傳感器沒有活(huó)動部件,具有無阻(zǔ)力,無壓損的優點(diǎn),用于流量測量,可(ke)以盡可能減小工(gong)藝管道㊙️内的🐪阻力(li),且測量範圍大,測(ce)量精度高,符合現(xiàn)代工藝所倡導的(de)綠色、節能、降耗的(de)特點,因而電磁流(liu)量計在石油化工(gōng)😘行業内得到較爲(wèi)廣泛的認可,成了(le)業内用量較大的(de)流量儀表。但是👈電(dian)磁流量計也有着(zhe)自身📐的使用、安裝(zhuang)局限✏️,所以以MTO裝置(zhi)堿液、氨液、漿液管(guǎn)道和共用工程管(guǎn)道爲工程背景,對(duì)電磁流量計的選(xuan)型和應用進行了(le)探讨。
1測量原理
　　電(diàn)磁流量計的工作(zuo)原理簡單來講就(jiù)是基于電磁感應(yīng)定律。工藝管道中(zhōng)的導電液體流過(guò)電磁流量計的磁(cí)感🐅線時,由于導電(diàn)液體切割磁感線(xiàn),導電液體中會産(chan)生感應電動勢,流(liú)量計中的傳感器(qi)會把電動勢測出(chu),由轉換器轉換計(ji)算出相應的流量(liàng),達到測量目的。感(gǎn)應電動勢的方向(xiàng)、磁場的方向、導電(dian)☁️液體的流動方向(xiang)這三者是互相垂(chui)直的,如圖1所示。
 
　　感應電動(dòng)勢U的計算公式如(ru)下:
U=kBDv
　　式中:U爲感應電(dian)動勢(V);h爲系數;B爲磁(cí)感應強度(T);D爲測量(liàng)管内徑(m);υ爲導👄電液(yè)體在磁場中運動(dong)的平均速度(m/s)。
2分類(lei)
(1)電磁流量計按勵(li)磁方式進行分類(lèi),有直流、交流、矩形(xing).波勵磁等。20世紀80年(nian)代以後,石油化工(gōng)行業比較常用的(de)是低頻矩形波勵(lì)磁,它具有功耗小(xiǎo)，穩定性高，可抗工(gong)🚶‍♀️頻幹擾,性價比高(gao)等特點。但是未來(lai)的電磁流量計的(de)發展方向會是雙(shuāng)頻矩形波勵磁,這(zhè)種勵❤️磁方式橫河(hé)公司已率先應用(yòng)于流量計,它在低(di)頻⛱️的基礎上疊加(jiā)了高頻矩形波,這(zhe)種形式使得🈲流量(liang)計的快速響應性(xìng)得到了進一步提(tí)升,穩定性和精度(du)上也更優。
(2)按組裝(zhuāng)形式進行分類,有(yǒu)分體型和一體型(xing)。目前石油化🚩工行(háng)業更爲常用的是(shì)一體型,但是當現(xiàn)場環境比較惡劣(liè)例如井下.有🥰強力(li)振動的管道,或者(zhe)轉換器需要安裝(zhuāng)在巡檢人員更易(yì)接近的場合就更(geng)需要 分體型電磁(ci)流量計 。
(3)按與管道(dao)的連接方式分類(lèi),有法蘭型、插人型(xíng)、夾持型.等。法蘭連(lian)接是傳統的連接(jiē)方式同時也是石(shí)油化工行業最爲(wèi)❓常用的連💛接方式(shì)。但是在一些管道(dào)相對較粗,或者安(an)裝條件嚴苛的情(qing)況下,插人式流💛量(liang)計體積更小更有(you)利于維護則更适(shì)用。
(4)按電極與被測(ce)液體是否接觸分(fen)類,有接觸型和非(fei)接觸型。目前📐石油(yóu)化工行業常用的(de)還是接觸型的電(dian)磁🌍流量計。但👉是這(zhe)🐆種傳統的電磁流(liú)量計對所測的液(yè)體有電導率的最(zuì)低要求🈲，且對一些(xiē)黏度較大，易沉積(jī)的流體測量較爲(wei)困難,未來需要✊打(dǎ)破這種♈局限,非接(jiē)觸型電磁流量‼️計(jì)将會是發展趨勢(shi),所以電容式電磁(ci)流量計也就應運(yùn)而生了。在國外,一(yi)些大的流量計公(gong)司⛹🏻‍♀️可提供此類産(chan)品如Fisher.橫河、Krohne等。但是(shi)其結構的設計、信(xin)号♋的檢測仍是當(dang)今的研究熱點和(he)關鍵,且有待進一(yī)步優化。也正是因(yīn)爲這些成本、技術(shu)上的難點,電容式(shì)流量計距離大規(gui)🌂模的商業化生産(chǎn)還有一定的距離(lí)。
3适用範圍和主要(yào)特點
　　電磁流量計(jì)廣泛用于導電液(yè)體的測量,可以測(ce)量像其他儀表不(bú)容易測量的一些(xiē)酸、堿、鹽等易結晶(jīng)腐蝕的溶液,也🔞可(ke)以測量漿液等對(duì)流量計磨損性大(dà)的液固介質⭐。當然(ran)也💜可以測量相對(duì)簡單的純水🐇、污水(shuǐ)等液體。其主要特(tè)點如下♋:
(1)常用的 法(fǎ)蘭式電磁流量計(jì) 的測量管是一段(duàn)無阻流檢測件的(de)直管,因而基本不(bú)會造成壓損,節能(neng)效果相對好。特别(bie)是在工藝管道壓(yā)㊙️力不🐕高或工藝對(duì)儀表壓損有限制(zhì)時采用更有利。
(2)傳(chuan)感器結構可靠。因(yin)無阻流檢測件,也(ye)不會堵塞。石油化(hua)工行業❤️中液體中(zhōng)經常會含有催化(huà)劑、結晶物等固體(ti)顆粒，所以電磁流(liu)量計在測量液固(gu)兩相流體的情況(kuang)下也❓是有利的。
(3)測(cè)量範圍大。電磁流(liu)量計的量程比常(cháng)規大于10:1,最高可達(dá)✍️100:1,優勢明顯,且可任(ren)意改變量程。流速(su)範圍一般爲1~6m/s,也🙇🏻可(kě)擴展到0.5~10.0m/s。
(4)電磁流量(liang)計所測體積流量(liang)與流體的自身特(te)性無關，也就是說(shuo)流體的溫度、壓力(li)、密度、黏度等不影(ying)響其測量結💃果。設(she)液體體積流量爲(wei)Qv,Qv=πD²υ/4,根據U=hBDυ,可以确定U=4kBQυ/πD。由(you)此得出,U與Q、呈線性(xìng)關系🌂,流體的體積(jī)流量與介質的物(wù)性無關。所以電磁(ci)流量計在測量導(dǎo)電介質的體積流(liu)量之前隻要用最(zui)簡單的液體水标(biao)定即可,無需修正(zhèng)。當然❌,這☎️是在比較(jiao)理想的狀态下的(de)結論,工程上一般(ban)可以采用近似的(de)方法進行計算,對(duì)于實際存在的偏(pian)差,可以通過儀表(biǎo)的标定✌️來進行彌(mí)補🧡。.
4安裝及維護
4.1接(jiē)地
　　由于電磁流量(liang)計測量的電勢相(xiàng)對比較微弱,有一(yi)點幹🈲擾可能😘會影(yǐng)響測量結果,所以(yi)要良好的接地以(yǐ)保障其穩定工作(zuò)。通常接地是通過(guò)接地環或用金屬(shu)導線連通來實現(xian)
(1)接地環安裝于流(liú)量計的法蘭面上(shang),其内孔和導電液(ye)體接觸,環🏃‍♂️的邊緣(yuán)用導電材質接出(chū)并與轉換器信号(hào)連通👉。接地環的材(cái)料也要能耐流體(tǐ)的磨損與腐蝕,通(tōng)常與電極材質一(yi)緻。
(2)安裝在金屬管(guǎn)道中的電磁流量(liang)計,在傳感器法蘭(lan)和用戶☀️法蘭之間(jiān)采用金屬導線連(lian)通,作爲接地的安(an)裝方式。
4.2直管段要(yao)求
　　在實際應用中(zhōng),電磁流量計前後(hòu)直管段都有一定(dìng)的要求來減少誤(wù)差。根據石油化工(gong)行業的經驗,大部(bu)分場合🐆,前直管段(duan)大于等于5D,後直管(guan)段大于等于❤️3D即可(ke)。但是在某些安裝(zhuāng)條件嚴苛，空間常(cháng)常無法滿足的情(qing)況下,後直管段大(da)于2D也能滿足測🌍量(liàng)要求。
4.3安裝位置
(1)電(dian)磁流量計不能用(yòng)于低導電率液體(tǐ)測量(電導率不低(di)于5x10-6S/cm的流體,例如石(shi)油化工行業中的(de)石油制品、除鹽水(shui)、有機溶劑等。也不(bú)能測量氣體、蒸汽(qì)以及黏度特别大(da)的液體。
(2)由于電磁(ci)流量計一般不用(yòng)于較高、較低溫度(dù)工況。如.不可🐕避👌免(miǎn),可參考表1~2對電極(jí)和襯裏的材料做(zuo)相應的選擇。
(3)電磁(ci)流量計安裝的管(guan)道應是介質完全(quan)充滿的管道,保證(zhèng)電極浸入。
(4)電磁流(liú)量計的測量管中(zhong)如果出現氣體聚(ju)集或有氣泡現象(xiang)時♌,此時測量誤差(cha)會增大,所以要盡(jìn)量将🐇流量計安裝(zhuāng)于低位，盡量避開(kāi)安裝在管道的最(zui)高點。
(5)盡量避免安(ān)裝在有振動的地(di)方,如果不可避免(miǎn),可選擇加固㊙️管道(dao)和傳感器,以減輕(qīng)振動帶來的影響(xiǎng)。
(6)盡量避免安裝在(zài)電磁場或者電磁(cí)場變化劇烈的地(dì)方，如🏃大型變壓器(qi)、電機等強電磁設(shè)備附近(5)
(7)當選擇 插(cha)入電磁流量計 且(qiě)管道是水平或傾(qing)斜時,探頭插入的(de)位置應在管道中(zhōng)心線平⛷️面上下45°的(de)範圍内,且探頭的(de)中心線應與管道(dào)中心線垂直💜。
5應用(yòng)案例分析
5.1在MTO裝置(zhi)中的應用
　　以甲醇(chun)制烯烴裝置(MTO裝置(zhì))爲例，介紹在實際(ji)石油化工行業中(zhōng)㊙️電磁流量計的若(ruo)幹應用。在設計中(zhong)分别在自🌍烯烴💞分(fen)離♉裝置流人的20%堿(jian)液管道、氨水管道(dào)、至廢液處理單元(yuan)循環漿液管道上(shàng)設置電磁流量計(jì)。這些管道中介質(zhì)的特點是:髒、污流(liu)體,且🔞具有一定的(de)腐蝕性磨損性,并(bing)且均爲導電流體(ti)。同時,工藝管道壓(ya)力普遍不高,壓力(li)損失盡量小，且要(yào)求儀表測量精度(du)又相對較高。鑒于(yu)🙇🏻上述工況特點及(ji)要求,選用了電磁(ci)流量計來滿足工(gong)藝測量。由于🏃‍♂️電磁(ci)流量計電極和襯(chèn)裏與介質🈲直接接(jie)觸,根據項目實際(jì)情況,尤其是介質(zhì)的特性,選擇合适(shi)的電極材料和襯(chèn)裏材料尤爲關鍵(jiàn)。
5.1.1根據被測介質的(de)腐蝕性特性選擇(ze)電極材料
　　電磁流(liú)量計中的電極起(qi)着重要的傳輸電(diàn)信号的作用。電信(xin)🌂号的傳遞是否正(zheng)确,關系到整個電(dian)磁流量計精度、精(jing)度,是至✏️關重要的(de)一個環節。而信号(hao)傳👈遞的正确率主(zhu)要的影響因素是(shì)電極表面質量及(ji)材料性能,所以不(bu)同的介質流量應(yīng)選擇與之相适應(yīng)的電極材😄料,這樣(yang)才能盡可能保證(zheng)測量的正确率,同(tóng)時延長整個流量(liàng)計的使用壽命。表(biao)1是石油化🏃‍♀️工行業(ye)常見電極材料的(de)耐腐蝕性能,針對(dui)上述裝置♋,20%堿液和(he)氨液屬于強腐蝕(shi)介質,選用👨‍❤️‍👨哈氏合(he)金作爲電極材😍料(liào)。循環漿液的腐蝕(shí)性不高，則選用🐕304L不(bú)鏽鋼作爲電極材(cái)料,這樣選🧑🏽‍🤝‍🧑🏻擇滿足(zú)測量要求正确率(lü)💯和經濟性要求,儀(yi)表運行至今效果(guo)良好。
 
5.1.2根據被測介(jie)質的磨損性及溫(wen)度來選擇村裏材(cái)料
　　襯裏敷設于流(liu)量計測量管内側(ce),襯裏必須是電絕(jué)緣🐅材💋料。根據表2石(shí)油化工行業常見(jiàn)襯裏材料的性♋能(neng),在20%堿液😘管道、氨水(shuǐ)🐪管道上,電磁流量(liàng)計選用PTFE作爲襯裏(li)材👨‍❤️‍👨料,介質的溫度(du)👉也在PTFE的适用範圍(wei)之内。PTFE是石油化工(gong)行業比較常用的(de)襯裏材料。但是循(xun)環漿液因爲介質(zhi)可💃🏻能含有催化劑(ji)等雜質,選擇聚氨(ān)酯橡膠性能尚可(ke),且耐磨性相當于(yú)天然橡膠的10倍，但(dan)是它的缺點是耐(nài)溫太低;氯丁橡膠(jiao)更适合大口徑的(de)傳感器，所以針對(dui)循💋環漿液就最好(hao)選用PFA作爲襯裏材(cái)料,提高其耐磨性(xìng)。這種選擇🙇‍♀️使得裝(zhuang)置運行🙇‍♀️效果🎯安全(quán)且高效。
 
5.2在公用工(gōng)程部分的應用
　　目(mu)前正在建設中或(huo)已建成的石油化(huà)工裝置中,公用工(gong)🐇程部㊙️分循環冷水(shuǐ)管道、新鮮水管道(dào)通常選用電磁流(liú)量計來測量流量(liang)。管道的主要特點(dian)是:循環冷水管道(dao)工藝管徑大、壓力(lì)低、水中含有氯化(hua)物等腐蝕性介✉️質(zhi);且循環冷水管道(dào)和新鮮水管道經(jīng)常敷設在地面以(yi)下。這就要🏃‍♀️求流量(liàng)計首先安裝方便(biàn)✂️,電磁流量計可🙇🏻水(shuǐ)平.垂直或傾斜任(rèn)意角度安裝。但✨是(shi)在這種🆚場合選用(yòng)電磁流量計需注(zhu)意:
(1)需維護方便,電(dian)磁流量計應選用(yong)分體式,傳感器裝(zhuāng)于工✊藝管🙇🏻道,轉換(huàn)器可裝在傳感器(qi)附近或儀表室♉,相(xiang)距數十到數百米(mi)🔞。這樣,轉換器既可(ke)放在地面以上,也(ye)可遠離相對惡劣(lie)的現場☎️環境,電❄️子(zǐ)部件的檢查、調整(zheng)和設定比較方便(bian)。但是🔞在安裝過程(cheng)中,對敷✔️線的要求(qiu)就比較嚴格,否則(zé)易引人幹擾信号(hào)。
(2)根據國标CB/T4208-20176],關于外(wài)殼防護等級的标(biāo)準爲:IP65爲防噴水型(xíng),IP66爲🈲防止猛烈噴水(shui)型,IP67爲短時間防浸(jìn)水型,IP68爲連續🎯浸水(shui)型，能長期在水中(zhōng)工❌作。循環冷水管(guan)道和新鮮水管道(dào)常敷設在地面以(yǐ)下,一般會設置儀(yí)表井來安裝電磁(ci)🏃‍♀️流量計的傳感單(dān)元,因此此種工況(kuàng)下,電磁流量計的(de)傳感器的外殼防(fang)護等級應選IP68。
6結束(shu)語
　　電磁流量計具(jù)有精度高、可測範(fàn)圍大、壓損小、可靠(kào)性好、使💜用方便、維(wéi)護量小等特點,在(zài)石油化工行業得(de)到了廣泛的應用(yòng)。但同時也因爲其(qí)本身的--些局☎️限性(xìng),要求用戶在正确(que)地選擇和應用電(dian)磁流量計之前應(yīng)充分掌握測♈量工(gōng)況的各項條件及(jí)其流量計本身的(de)各項要求。隻有這(zhe)樣才能正确地選(xuǎn)擇、應用電磁流.量(liang)計,保證測量精度(dù),爲安全生産打下(xià)堅實的基礎。

本文(wen)來源于網絡,如有(you)侵權聯系即删除(chú)！