1.概述
在紙(zhi)漿造紙生(sheng)産過程中(zhong),紙漿流量(liàng)的測量起(qi)着重要的(de)作用。例如(ru),調節進紙(zhi)機(或紙闆(pan)機)的紙漿(jiang)流量,就保(bao)證了紙機(ji)生産的穩(wěn)定。
目前工(gōng)業中所用(yong)的流量儀(yi)表大緻可(ke)分爲三大(da)類:速度式(shì)流量儀表(biao)、容積式流(liu)量儀表、質(zhì)量式流量(liàng)儀表機械(xie)漿、化學漿(jiang)或損紙漿(jiang)都是水懸(xuán)浮液,其纖(xiān)維濃度可(kě)在0.5~12%範圍内(nei)波動。然而(ér),上述懸浮(fu)液的流量(liang)是在纖維(wei)濃度不大(dà)于5%時來測(ce)量的。當紙(zhǐ)漿流速小(xiǎo)時,纖維發(fā)生沉澱結(jié)塊。這種紙(zhǐ)漿特性在(zài)選擇流量(liang)測量儀表(biǎo)的結構時(shí)應當考慮(lü)。爲了測量(liang)紙漿流量(liang),可采用變(bian)壓降式流(liú)量計、容積(ji)式流量計(ji)、
電磁流量(liàng)計
。
制漿造(zào)紙生産中(zhong)所用的大(da)量液體,其(qi)中包括所(suo)有的紙漿(jiāng)懸浮液都(dōu)有大于10微(wēi)姆/厘米的(de)電導率。這(zhè)就可以用(yong)電磁流量(liàng)計來測量(liang)流量。這種(zhǒng)流量計沒(méi)有使管道(dào)公稱直徑(jing)縮小的部(bu)件或者可(ke)能被纖維(wéi)所堵塞的(de)部件,這一(yī)點在測量(liàng)紙漿流量(liàng)或者污穢(huì)液體時特(te)别重要因(yin)此,近年來(lai)測量紙漿(jiang)流量的電(dian)磁方法得(dé)到了廣泛(fàn)的應用。
2.電(dian)磁流量計(ji)的測量原(yuán)理
由電磁(ci)感應定律(lü)可以知道(dao),導體在磁(cí)場中切割(ge)磁力線運(yun)動将産生(sheng)感應電勢(shi),感應電勢(shì)的大小與(yu)磁場的感(gǎn)應強度、導(dǎo)體在磁場(chang)中的長度(dù)及運動速(sù)度成比例(li)。其感應電(dian)勢大小可(ke)按下式計(jì)算
UE=BDV·10-8 (1.1)
式中UE——感(gan)應電勢,V;
B——磁(cí)感應強度(du),高斯;
D——管道(dao)直徑,即導(dao)體垂直切(qie)割磁力線(xiàn)的長度,cm;
v——垂(chuí)直于磁力(li)線方向的(de)流體速度(dù).Cm/s。
應強度B不(bu)變時,K就是(shì)一個常數(shu)。這時感應(ying)電勢則與(yu)體積流量(liàng)具有線性(xìng)關系4得感(gan)應電勢,就(jiù)可确定流(liu)量。
3.電磁流(liú)量計的設(she)計選型
電(dian)磁流量計(jì)由變送器(qì)及轉換器(qì)組成。變送(song)器将被測(ce)流體的流(liú)量轉換爲(wei)相應的感(gǎn)應電勢,轉(zhuan)換器将變(biàn)送器輸出(chū)的感應電(dian)勢信号放(fàng)大并轉換(huàn)成标準信(xìn)号(010mA或420mA)或标(biāo)準電壓信(xìn)号(0一5V或15V)。
3.1電(dian)磁流量計(jì)的結構形(xing)式
根據結(jié)構形式,電(diàn)磁流量計(jì)一般可分(fen)爲一體式(shi)和分體式(shi)。
一體式電(diàn)磁流量計(jì)
安裝簡單(dan)、方便,使其(qí)适用于高(gao)溫、水浸等(děng)惡劣環境(jìng)。
3.2電磁流量(liang)計的性能(néng)價格比
首(shǒu)先應對比(bǐ)被測介質(zhi)的物理特(tè)性考察電(dian)磁流量計(jì)的電導率(lǜ)要求。電磁(ci)流量計要(yào)求被測介(jie)質爲導電(dian)性液體,導(dǎo)電率一般(bān)應>5S/cm。對于水(shuǐ),有的要求(qiu)水的導電(dian)率>20S/cm。
其次,電(diàn)磁流量計(ji)的測量精(jīng)度應滿足(zu)生産及控(kòng)制要求。在(zai)制漿造紙(zhǐ)生産過程(chéng)中,各種漿(jiang)液測量的(de)電磁流量(liang)計的精度(dù)應高于其(qi)它介質的(de)測量精度(dù)。
3.3電磁流量(liang)計口徑的(de)選擇
a.選擇(zé)傳感器的(de)口徑與連(lian)接的工藝(yi)管道口徑(jing)相同。
這種(zhǒng)選擇安裝(zhuāng)方便,不要(yao)異徑管。但(dan)它的前提(tí)是管内流(liú)體的流速(su)應在0.3m/s.12m/s範圍(wei)。适用于新(xīn)工程剛上(shàng)馬,流速處(chù)于較低的(de)狀态,當後(hou)期工程上(shang)去後,管内(nèi)流速就處(chu)于較高狀(zhuàng)況,隻要在(zài)現場更改(gai)儀表的量(liang)程,不需要(yao)更換儀表(biao)
b.選用傳感(gǎn)器的口徑(jing)與連接工(gong)藝管道口(kou)徑不相同(tong)
這種選擇(ze)适用以下(xia)幾種情況(kuang):
(1)管道内的(de)流速偏低(dī),工藝流量(liang)又較穩定(dìng),爲滿足儀(yí)表對流速(sù)範圍的要(yao)求,在儀表(biǎo)部分提高(gāo)流速,選擇(zé)傳感器口(kǒu)徑小于工(gōng)藝管道口(kǒu)徑,在傳感(gǎn)器的前後(hòu)fr加接異管(guan)。
(2)從價格上(shàng)考慮,對于(yú)大口徑電(diàn)磁流量計(jì),口徑越大(dà),價格越高(gāo)。對管道内(nei)流速偏低(di),工藝參數(shù)穩定的情(qíng)況,可選用(yong)口徑較小(xiǎo)的傳感器(qì),這不僅可(ke)使儀表運(yun)行在較好(hao)的各種狀(zhuang)态下,還可(ke)降低儀表(biao)的投資費(fèi)用。
異徑管(guǎn)的中心錐(zhui)角不大于(yú)l5。,越小越好(hǎo)。
加裝異徑(jing)管會産生(sheng)壓力損失(shī)。
3.4電極形式(shi)的選擇
一(yī)般來說,不(bú)産生結晶(jīng)、結疤、不玷(diàn)污電極的(de)介質可用(yòng)标準電極(jí),否則用刮(gua)刀式電極(ji)來清垢:對(dui)測污泥的(de)場合,可選(xuan)用可更換(huàn)式電極。
3.5電(dian)極材料的(de)選擇
電磁(cí)流量計的(de)電極必須(xū)由非導磁(ci)的導電材(cái)料制成.通(tōng)常采用的(de)材料是不(bú)鏽鋼和哈(ha)氏合金,也(yě)有用鉑、黃(huáng)金或不鏽(xiu)鋼鍍鉑制(zhi)成。由于電(dian)極需要直(zhí)接與被測(cè)流體接觸(chu),應根據被(bèi)測介質的(de)腐蝕性選(xuan)定電極材(cai)料。哈氏台(tái)金能耐弱(ruo)酸堿腐蝕(shí)廣泛應用(yong)于造紙行(háng)業。
3.6襯裏材(cái)料的選擇(ze)
應根據被(bei)測介質的(de)腐蝕性、磨(mó)損性及溫(wēn)度來選擇(ze)。硬、軟橡膠(jiāo)及氯丁橡(xiàng)膠可耐一(yī)般的弱酸(suan)、堿腐蝕,耐(nài)溫65"C。軟氯丁(ding)橡膠有耐(nai)磨性,聚四(si)氟乙烯幾(ji)乎能耐熱(rè)磷酸以外(wai)的所有強(qiáng)酸、堿腐蝕(shi),介質溫度(du)可達180~C,但不(bú)耐磨損。聚(jù)氨酯橡膠(jiao)有較好的(de)磨損性,但(dàn)不耐酸、堿(jiǎn)腐蝕,耐溫(wen)性也差,介(jie)質溫度小(xiǎo)于40℃。
3.7防護等(děng)級的選擇(ze)
防護等級(jí)應根據工(gong)作環境及(ji)儀表實際(jì)的條件選(xuan)定。若儀表(biao)在地面以(yi)下的,經常(cháng)受水淹的(de),宜選用IP68;若(ruò)儀表安裝(zhuāng)在地面以(yǐ)上的,可選(xuǎn)用IP65。
3.8接地環(huán)的選擇
若(ruò)連接儀表(biǎo)的管道是(shì)(相對于被(bèi)測介質)絕(jué)緣性的,則(ze)要用接地(di)環,可用普(pǔ)通型.它的(de)材質應與(yǔ)被測介質(zhi)的腐蝕性(xing)相适應。
若(ruò)被測介質(zhì)是磨損性(xing)的,則宜選(xuǎn)用帶頸接(jiē)地環,以保(bǎo)護進、出口(kou)端的襯罩(zhao),延長使用(yong)壽命。
3.9電磁(ci)流量轉換(huan)器
電磁流(liu)量轉換器(qi)與傳感器(qi)相互配合(he),實現流量(liàng)信号的轉(zhuan)換。轉換器(qi)應能滿足(zu)傳感器的(de)要求,當傳(chuán)感器内阻(zǔ)高時,轉換(huan)器有較高(gāo)的輸入阻(zu)抗與之相(xiàng)匹配;傳感(gǎn)器輸出的(de)感應電勢(shi)信号很弱(ruò),而且伴有(yǒu)各種幹擾(rao)信号,轉換(huan)器除放大(dà)感應電勢(shi)外,還需消(xiāo)除幹擾信(xin)号,保證儀(yí)表正常工(gong)作;傳感器(qì)的磁場強(qiáng)度不變,轉(zhuǎn)換器提供(gong)給傳感器(qì)的工作電(diàn)源應是穩(wen)定電源。電(diàn)磁流量轉(zhuǎn)換器最好(hǎo)采用微處(chù)理機型的(de)轉換器,用(yòng)它來控制(zhì)勵磁電壓(ya),按被測流(liú)體性質選(xuan)擇勵磁方(fang)式和頻率(lü),可以排除(chú)同相幹擾(rao)和正交幹(gan)擾。
3.1l電纜的(de)敷設
信号(hao)電纜
和勵(lì)磁電纜必(bì)須嚴格分(fen)開,不能敷(fu)設在同一(yī)根管子内(nei)或平行敷(fū)最更不能(neng)絞合在一(yī)起。不要将(jiāng)多餘的電(diàn)纜纏繞在(zài)一起。
信号(hao)電纜和勵(li)磁電纜要(yao)求單獨穿(chuan)在鋼管内(nèi),這樣既可(ke)以屏蔽外(wai)界擾又安(ān)全不受任(rèn)何機件壓(ya)傷、碰斷。希(xi)望信号與(yu)勵磁電纜(lan)盡可能短(duǎn)。
4.電磁流量(liang)計選型設(she)計
電磁流(liu)量計生産(chan)過程和産(chan)品質量對(duì)自動控制(zhì)水平有較(jiao)高的要求(qiú)。與控制系(xì)統相配套(tào)的現場儀(yi)表的檔次(ci)要求高。
流(liu)量測量儀(yí)表選型設(shè)計方案如(rú)下:
蒸汽、冷(leng)凝水流量(liang)采用差壓(ya)式流量計(jì)和标準節(jiē)流裝置:重(zhòng)油流量測(ce)量采用質(zhi)量流量計(jì);各種漿液(yè)、白水、廢水(shui)、清水、輔料(liào)、塗料等流(liú)體流量測(ce)量采用電(dian)磁流量計(ji)。
例一:測量(liàng)進配漿池(chí)NBKP漿流量。介(jiè)質:NBKP漿濃度(du)3.7%溫度50℃流量(liàng)範圍0~35i/s工藝(yi)管徑DN100。工藝(yi)管道采用(yòng)不鏽鋼管(guǎn)道。
電磁流(liú)量計選型(xing):
(1)采用分體(tǐ)式電磁流(liú)量計,傳感(gǎn)器型号10DX31ll測(cè)量精度爲(wèi)0.4%;信号轉換(huàn)器型号50XM2000。
(2)對(duì)照流量列(lie)線圖,傳感(gan)器口徑爲(wèi)DN100。不縮徑,減(jian)少壓損。
(3)電(dian)極結構采(cai)用标準電(dian)極。
(4)電極材(cai)料爲哈氏(shi)C.4标準PTFE/DFA。
(5)襯裏(li)材料爲PTFE。
(6)防(fáng)護等級IP67。
(7)管(guǎn)道連接型(xing)式法蘭連(lian)接,材質不(bú)鏽鋼1.4571(316Ti)
(8)電源(yuan)頻率50HZ,激磁(ci)頻率121/4HZ。
例二(èr):測量水流(liu)量。介質:水(shui)溫度20"C流量(liang)範圍0~20001/min工藝(yi)管徑DN250
電磁(ci)流量計選(xuǎn)型:
(1)采用
分(fen)體式電磁(cí)流量計
,傳(chuan)感器型号(hào)10D.X41ll測量精度(du)爲0.5%号轉換(huan)器型号50XE4100。
(2)對(duì)照流量列(lie)線圖,傳感(gan)器口徑爲(wèi)DN250。不縮徑,減(jiǎn)少壓損。
(3)電(diàn)極結構采(cai)用标準電(diàn)極。
(4)電極材(cai)料爲不鏽(xiù)鋼1.4751
(5)襯裏材(cai)料爲PTFE
(6)防護(hù)等級IP67。
(7)管道(dào)連接型式(shì)法蘭連接(jie),材質不鏽(xiu)鋼14571(316Ti)。
(8)電源頻(pin)率50HZ,激磁頻(pín)率61/4HZ
5.電磁流(liu)量計的特(tè)點
電磁流(liú)量計應用(yong)法拉第電(diàn)磁感應定(dìng)律實現對(duì)導電流體(tǐ)的流量測(cè)量,電磁流(liu)量計的優(yōu)點可歸納(nà)如下:
(1)電磁(ci)流量計可(kě)廣泛用于(yu)測量各種(zhǒng)工業導電(dian)液體或漿(jiang)液。特别适(shi)用于各種(zhǒng)強酸、強堿(jian)及_鹽類的(de)腐蝕型液(yè)體介質,計(jì)量這些介(jie)質的連續(xu)流量或脈(mo)動流量弛(chí)可用來測(ce)量各種污(wū)穢、懸浮顆(ke)粒的液體(tǐ)或大管徑(jing)流量。電磁(cí)流量計這(zhe)些獨特用(yong)途是其它(ta)一些流量(liang)計不具備(bèi)的。
(2)電磁流(liu)量計變送(song)器内徑與(yǔ)被測流體(tǐ)管道内徑(jìng)完全相同(tong),無阻力元(yuán)件,不會對(duì)體造成壓(ya)力損失,這(zhè)一優點也(ye)是阻力測(ce)量元件的(de)流量儀表(biao)不具備的(de)。
(3)電磁流量(liang)變送器的(de)輸出信号(hào)與被測流(liú)體的體積(jī)流量呈線(xiàn)性關系這(zhè)一特點同(tóng)
渦街流量(liang)計
一樣,量(liàng)程變換容(róng)易,測量範(fan)圍大,電磁(ci)流量變送(song)器的口徑(jing)從2.5mm到2.6m,流速(su)從0.3m/s到10m/s。
(4)電磁(cí)流量計測(ce)量被測液(yè)體工作狀(zhuang)态下的體(tǐ)積流量,測(cè)量原理中(zhōng)不涉及流(liú)體的溫度(dù)、壓力、密度(dù)和粘度的(de)影響。
(5)電磁(cí)流量計反(fǎn)應迅速,可(kě)以測量脈(mò)動流量。
電(diàn)磁流量計(ji)的缺點可(kě)歸納下列(liè)幾個方面(mian):
(1)電磁流量(liàng)計的應用(yòng)有一定的(de)局限性,它(ta)隻能測量(liàng)導電介質(zhì)的液體流(liú)量,不能測(cè)量非導電(diàn)介質的流(liu)量。
(2)電磁流(liu)量計是通(tong)過測量導(dao)電液體的(de)速度确定(dìng)工作狀态(tài)下的體積(jī)流量。按照(zhào)計量要求(qiu),對于液态(tai)介質,應測(ce)量質量流(liu)量,測量質(zhi)量流量應(ying)涉及到流(liu)體的密度(dù),不同流量(liàng)介質具有(you)不同的密(mì)度,而且随(suí)溫度變化(huà)。如果電磁(cí)流量轉換(huàn)器不考慮(lǜ)流體密度(du)僅給出常(cháng)溫狀态下(xià)的體積流(liu)量是不台(tái)适的。随着(zhe)微處理機(ji)的應用,電(dian)磁流量轉(zhuǎn)換器智能(neng)化後,應增(zēng)強運算功(gōng)能,引入不(bú)同流體介(jie)質的密度(dù)信号并進(jin)行計算,得(de)到質量流(liu)量。
(3)電磁流(liu)量計的安(an)裝與調試(shì)比其它流(liu)量計複雜(za),且要求更(gèng)嚴格。變送(song)器和轉換(huan)器必須配(pei)套使用,兩(liang)者之間不(bu)能用兩種(zhǒng)型号的儀(yí)表配用。在(zài)安裝變送(sòng)器時,從安(ān)裝地點的(de)選擇到具(ju)體的安裝(zhuang)調試,必須(xu)嚴格按産(chan)品說明書(shu)要求進行(háng)。安裝地點(diǎn)不能有振(zhèn)動,不能有(you)強電磁場(chǎng)。在安裝時(shi)必須使變(biàn)送器和管(guan)道有良好(hao)的接觸及(ji)良好的接(jiē)觸及良好(hao)的接地。變(biàn)送器的電(diàn)位以被測(ce)流體電位(wèi)爲基礎,要(yào)求被測流(liu)體電位穩(wen)定,使變送(sòng)器與被測(cè)流體等電(dian)位。在使用(yong)時,必須排(pai)盡測量管(guǎn)中存留的(de)氣體,否則(zé)會造成測(ce)量誤差。
(4)電(diàn)磁流量計(jì)用來測量(liang)帶有污垢(gou)的粘性流(liú)體時,粘性(xìng)物或沉澱(dian)物附着在(zài)測量管内(nei)壁或電極(ji)上.使變送(sòng)器輸出電(diàn)勢變化,帶(dai)來測量誤(wù)差,電極上(shang)污垢物達(da)到一定厚(hou)度,可能導(dǎo)緻儀表無(wu)法測量,因(yin)此在使用(yong)中應注意(yì)對污垢物(wù)或沉澱物(wu)的沖洗,保(bao)持電極清(qing)潔,盡可能(neng)減少儀表(biǎo)測量誤差(cha)。
使用電磁(cí)流量計應(ying)注意的問(wen)題:
(1)變送器(qì)的安裝位(wèi)置,要選擇(zé)在任何時(shi)候測量導(dao)管内部都(dou)能充滿液(ye)體以防止(zhǐ)由于量導(dǎo)管内沒有(you)液體而指(zhi)針不在零(ling)點所引起(qǐ)的錯覺最(zuì)好是垂直(zhi)1安裝,便減(jiǎn)少由于液(yè)體流過在(zai)電極上出(chū)現氣泡造(zao)成誤差。
(2)電(diàn)磁流量計(jì)的信号比(bi)較微弱,在(zai)滿量程時(shi)隻有2.5~8mV,流量(liàng)很小時,輸(shū)出僅有幾(ji)微伏,外界(jie)咯有幹擾(rao)就能影響(xiǎng)測量的精(jing)度。因此,變(bian)送器外殼(ke)、屏蔽線、測(ce)量導管,以(yǐ)及變送器(qi)兩端的管(guǎn)道都要接(jie)地。并且要(yao)求單獨設(she)置接地點(dian),絕對不要(yao)連接在電(dian)機、電器等(deng)的地線或(huò)上下水道(dao)上。轉換部(bù)分已通過(guo)電纜線接(jie)地,且勿再(zai)行接地,以(yǐ)免因地電(dian)位的不同(tong)而引入幹(gàn)擾。
(3)變送器(qì)的安裝和(hé)地點要遠(yuǎn)離一切磁(cí)場(例如大(da)功率電機(ji)、變壓器等(děng))不能有振(zhen)動。
(4)變送器(qì)和和二次(ci)儀表使用(yong)電源中的(de)同一相線(xian),否則由于(yú)檢測信号(hào)和反饋信(xìn)号相關120。,使(shi)儀表不能(neng)正常工作(zuo)。
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