一、前言
在大型現代化工企業生產中, 由于每天工業水用量都以數十萬噸計, 微小的計量誤差就能給企業帶來重大的損失, 因此, 如何準確計量問題就顯得非常重要, 例如: 一家日工業水用量為30萬噸的企業, 計量誤差如果為5%, 一年的工業水計量誤差將達到近550噸, 折合人民幣數百萬元! 因此, 如何提高大型化工企業工業水計量精度, 減少因計量誤差給企業帶來的不必要損失, 成為現代大型化工企業管理的一個重要課題。本文就管道電磁流量計在化工廠計量中的應用進行探討。
二、常用的工業水計量儀表及其特點
在大型化工企業中, *常用的工業水計量儀表是孔板流量計。其特點是: 結構簡單, 制造、安裝、維護方便, 省料, 造價低。缺點是: 壓力損失大, 測量大管徑、高溫、高壓介質時孔板易變形, 測量精度與孔板的使用條件和制作、安裝精度有關, 誤差一般為5%以內。
三、管道電磁流量計的工作原理和結構及特點
管道電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律研制出的一種無壓損、節能型流量測量儀表。根據法拉弟電磁感應定律, 當導體在磁場中切割磁力線時, 將產生感應電動勢。該電動勢的大小與導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。則管線內流體的感應電動勢e為:
e= BD ( 1 )
為流體的平均流速, D為測量管的內徑
q= 0. 785D2 ( 2 )
q為管道的瞬時流量
把( 1 )代入( 2)得: q= 0. 785D e/B ( 3 )
從( 3 )式可知, 當管道內徑一定時, 若有恒定的磁感應強度, 則只要測得感應電動勢e, 便可知道管中的流量q。
管道電磁流量計主要由變送器和轉換器及流量顯示儀表三部分組成。變送器把流過的被測流體的流量轉換為相應的感應電動勢。轉換器則將變送器輸出的感應電勢放大并轉換為可被工業儀表接受的標準電信號。電信號可以是模擬電流、模擬電壓。輸給顯示儀表、記錄儀表及電動單元組合儀表進行流量顯示、記錄和積算, 可進行正逆方向顯示、報警; 電信號可以是脈沖信號, 作為計算機輸入信號使用, 進行流量運算和調節等。
管道電磁流量計主要的特點:
( 1) 變送器內徑與被測管道內徑完全相同, 無阻力元件, 避免了由于壓力損失而造成能量損失過大的問題;
( 2 )變送器輸出的是與被測流體流速成比例的電信號, 這不僅便于測量, 而且能保證系統輸出信號與容積流量呈線性關系, 因此顯示儀表不需要采取刻度線性化措施, 這不但易于與計算機配合使用, 而且便于提高流量積算值的精確度;
( 3)量程變化范圍大;
( 4 )測量精度達到0. 5% 以上, 反應靈敏, 能測定正、反方向的流量, 可以測脈動流量, 其輸出信號適于作為自動調節系統的流量信號;
( 5 )可測管道口徑范圍大, 測量流體的容積流量, 不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等參數的影響。
四、管道電磁流量計在化工企業中的應用使用
管道電磁流量計的前提是被測液體必須是導電的, 不能低于閾值(即下限值)。電導率低于閾值會產生測量誤差直至不能使用, 超過閾值即使變化也可以測量, 示值誤差變化不大, 通用型管道電磁流量計的閾值在10- 4 ~ ( 5 ∀ 10- 6) S / cm 之間, 視型號而異。工業用水及其水溶液的電導率大于10 - 4S / cm, 酸、堿、鹽液的電導率在10 - 4 ~ 10- 1S / cm之間, 使用不存在問題, 低度蒸餾水為10- 5S / cm 也不存在問題。管道電磁流量計不能測量電導率很低的液體。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低, 認為不能使用, 然而實際工作中會遇到因含有雜質而能使用的實例, 這類雜質對增加電導率有利。對于水溶液, 資料中的電導率是用純水配比在得的要高, 也有利于流量測量。
五、安裝時注意事項及技巧
1. 管道電磁流量計安裝前, 必須核實管道電磁流量計測量范圍、口徑、耐溫、耐壓等數值是否與所安裝的管道及流體情況相符, 特別注意變送器的耐壓密封性, 當不能確認變送器是否進行過耐壓密封試驗時, 應對變送器進行該項試驗。對變送器進行鉻*壓力的1. 25 ~ 1. 5 倍的壓力5分鐘, 若無泄漏則認為合格。
2. 變送器可裝在垂直或水平管道上, 但應避免安裝在管道內呈負壓或可能有相分離的地方。當工藝管道內徑與變送器管道內徑不完全相同時, 允許在變送器的兩端安裝圓錐角不大于15 的漸擴或漸縮管。為了變送器的安全, 可在緊靠變送器的管道上增加支撐。
3. 安裝時應根據變送器的口徑、重量和尺寸選擇合適的吊裝調設備。吊裝變送器的繩鏈應連接合理, 注意吊裝用具不要磨、碰變送器襯里, 不可任意選擇承吊點。禁止用手直接抓住表頭搬運。
4. 為便于在現場校正儀表零點和檢查變送器的干擾大小, 并便于檢修, 變送器兩端應裝閥門并有旁路。
5. 變送器和轉換器安裝地點應避免有較強的交、直流磁場; 或有劇烈的振動。
6. 變送器外殼與金屬管道兩端應有良好的接觸并接地; 不能用法蘭代替連線, 必須使用專用金屬導線連接, 以保證穩定測量。
7. 轉換器應盡可能靠近變送器安裝, 為避免信號干擾, 變送器與轉換器之間的信號必須用屏蔽導線傳輸。
8. 當流量計為傾斜或垂直安裝, 流向應自下而上。流體流動方向應與流量計標志的方向一致。
9. 安裝的管道, 要保證測量管道內始終充滿被測介質, 防止空管。流量計不要安裝在有負壓的管道段, 以防止襯里材料脫落。
六、注意信號傳輸電纜長度變送哭與轉換器之間的連接
電纜愈短愈好。但有些現場受安裝環境位置的限制, 轉換器與變送器的距離較遠, 這時要考慮連接電纜的*大長度問題。實際使用中, 當被測流體的電導率是在一定的范圍之間,因此就決定了電極與轉換器之間電纜的*大長度。當電纜長度超過*大長度時, 由電纜分布電容引起的負載效應就成了問題。為防止這種情況發生, 使用雙芯兩層屏蔽電纜, 由轉換器提供低阻抗電壓源使內側屏蔽與芯線得到相同的電壓, 以形成屏蔽, 即使芯線與屏蔽之間有分布電容存在, 但芯線與屏蔽是同電位, 則兩者之間就無電流通過, 也無電纜的負載效應存在, 因此可延長信號電纜*大長度。另外, 還可用特殊信號傳輸電纜延長轉換器與變送器之間的*大長度。
七、故障診斷及排除方法
在正常工作條件下, 管道電磁流量計很少發生故障。但儀表或管道安裝不當會引起流量計故障, 此時應*先檢查流量計外部情況有否損傷,電纜連接是否完好, 電網電壓是否正常, 管道是否泄漏或處于非滿管狀態, 傳感器勵磁線圈與外殼之間的絕緣是否良好等等, 切勿盲目拆修流量計。管道電磁流量計的*常見故障是變送器導管連接部分泄漏。如發現法蘭一側有泄漏, 則可將對應的另一側法蘭螺栓每次松半扣, 同時相應地上緊泄漏側法蘭螺栓。直至不漏為止。如襯里損壞, 則應拆下進行相應修理。
管道電磁流量計不受溫度、壓力、粘度等外界因素的影響, 污水具有流量變化大、含雜質、腐蝕性小、有一定的導電能力等特性, 測量污水的流量, 管道電磁流量計是一個很好的選擇。它結構緊湊、體積小。安裝、操作、維護方便, 測量系統采用智能化設計, 整體密封加強, 能在較惡劣的環境下正常工作。水和污水行業, 管道電磁流量計尤其是大口徑管道電磁流量計具有很大優勢, 得到了非常普遍的應用。

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