摘要:着重介紹(shao)了電磁流量計(ji) 的原理、分類、特(tè)點及其安裝維(wei)護,并将其在化(huà)工領域的發展(zhǎn)做了相應的分(fèn)析,同時重點探(tàn)讨了在實際石(shi)油化工工程項(xiàng)目中電磁流量(liang)計的典型應用(yong)案例。以MTO裝置(甲(jiǎ)醇制烯烴裝置(zhi))堿液、氨液、漿液(yè)管道和共用工(gōng)程管道爲工程(cheng)背景,爲電磁流(liú)量計的正🙇‍♀️确配(pei)置、選型提供了(le)可行的參考方(fāng)案⁉️。
　　在石油化工(gong)生産過程中,至(zhi)關重要的環節(jie)就是流體流量(liang)參數的檢測與(yǔ)控制,關系到整(zheng)個生産過程的(de)安全與質量。所(suo)以針對流量測(cè)量,如果能做到(dao)更🙇‍♀️爲高效、快速(sù)、及♻️時、正确,就可(ke)以較爲顯🌂著地(dì)提高産品的品(pǐn)質、降低企業的(de)成本、提升企業(yè)安全生産和節(jie)能環保的能力(lì)。
　　電磁流量計傳(chuan)感器沒有活動(dong)部件,具有無阻(zǔ)力,無壓💚損的優(you)點,用于流量測(ce)量,可以盡可能(neng)減小工藝管道(dao)内的阻力,且測(cè)量範圍大,測量(liang)精度高,符合現(xiàn)代工藝所倡導(dǎo)的綠色💜、節能、降(jiàng)⭐耗的特😍點,因而(er)電磁流量計在(zai)🚩石油化工🈲行業(yè)内得到較爲廣(guang)泛的認可,成了(le)業内用量較大(da)的流量儀表。但(dàn)是電磁流量計(ji)也有着自身的(de)使用、安裝局限(xiàn),所以以MTO裝置堿(jiǎn)液、氨液、漿液管(guan)道和共用工程(chéng)管道爲工程背(bèi)景,對電磁流量(liang)計的選型和應(ying)♍用進行了探讨(tao)。
1測量原理
　　電磁(ci)流量計的工作(zuo)原理簡單來講(jiǎng)就是基于電磁(cí)感應定律🏃🏻‍♂️。工藝(yi)管道中的導電(diàn)液體流過電磁(ci)流量計的磁感(gǎn)線時,由于導電(diàn)液體切割磁感(gǎn)線,導電液體中(zhong)會産生感應電(diàn)動勢,流量計中(zhōng)的傳感器會把(ba)電動勢測出,由(you)轉換器轉換計(ji)✉️算出相應的流(liu)量,達♋到測量目(mù)的。感應電動勢(shi)的方向、磁場的(de)方向、導電液體(tǐ)的流動🐇方🐪向這(zhè)三者是互相垂(chui)直的,如圖1所示(shì)。
 
　　感(gǎn)應電動勢U的計(ji)算公式如下:
U=kBDv
　　式(shi)中:U爲感應電動(dòng)勢(V);h爲系數;B爲磁(cí)感應強度(T);D爲測(cè)量管内徑(m);υ爲🔞導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中運動的平均(jun1)速度(m/s)。
2分類
(1)電磁(ci)流量計按勵磁(cí)方式進行分類(lèi),有直流、交流、矩(ju)形.波勵磁等。20世(shi)紀80年代以後,石(shí)油化工行業比(bǐ)較常用的是低(di)頻矩形波⁉️勵磁(cí)🔞,它具有功耗小(xiao)，穩定性高♌，可抗(kang)工頻幹擾,性價(jià)比高等特點。但(dan)是未來的電磁(cí)流量計的發展(zhǎn)方向會是雙頻(pín)矩形波勵磁,這(zhè)種勵磁方式橫(héng)河公司已率先(xiān)應用于流量計(jì),它在低頻💋的基(jī)礎上疊加了高(gāo)頻矩形波✂️,這種(zhǒng)形式使得✔️流量(liang)計的快速響應(ying)性得到了進一(yī)步提♈升,穩定性(xing)和精度上也更(gèng)優。
(2)按組裝形式(shì)進行分類,有分(fèn)體型和一體型(xíng)。目前石油化工(gong)行業😄更爲常用(yòng)的是一體型,但(dàn)是當現場環境(jing)比較惡劣例如(rú)井下.有強力振(zhèn)動的管道,或者(zhe)轉💛換器需要安(an)裝在巡檢人員(yuan)更易接近的場(chang)合就更需要 分(fèn)體型電磁流量(liàng)計 。
(3)按與管道的(de)連接方式分類(lei),有法蘭型、插人(rén)型、夾持型.等☔。法(fǎ)蘭連接是傳統(tong)的連接方式同(tóng)時也是石油🔅化(hua)工行業最爲☎️常(chang)用的連🏃‍♂️接方式(shì)。但是在一些管(guǎn)道相對較😘粗,或(huo)者🌈安裝條件嚴(yan)苛的情況下,插(chā)人式流量計體(ti)積☎️更小更有🌏利(lì)于維護則更适(shì)用。
(4)按電極與被(bei)測液體是否接(jie)觸分類,有接觸(chu)型和非接觸型(xing)。目前石油化工(gōng)行業常用的還(hai)是接觸型的電(diàn)磁流量計。但是(shì)這種傳統的電(diàn)磁流量計對所(suo)測的液體有電(diàn)導率的最低要(yao)求🍉，且對一些黏(nián)度較大♌，易沉積(jī)的🐉流體測量較(jiào)爲困難,未來需(xū)要打破這種局(jú)限,非接觸型電(dian)磁流量計将會(hui)是發展趨勢,所(suo)以電容式電磁(cí)流🎯量計也就應(ying)運而生了。在國(guo)外,一些大的流(liu)量計公司🤩可提(ti)供此類産品如(rú)Fisher.橫河、Krohne等。但是🌍其(qi)結構的設計、信(xin)号的檢測仍是(shi)當今☔的研究熱(re)點和關鍵,且有(you)待進一步優化(huà)。也正是因爲這(zhe)些成本、技術上(shang)的難點,電容式(shi)流量計距離大(dà)規模的商業化(hua)生産還有❤️一定(ding)的距離。
3适用範(fan)圍和主要特點(dian)
　　電磁流量計廣(guǎng)泛用于導電液(yè)體的測量,可以(yǐ)測量像📧其他儀(yí)表不容易測量(liàng)的一些酸、堿、鹽(yan)等易結晶腐蝕(shí)的溶💃液,也可以(yi)測量漿液等對(duì)流量計磨損性(xìng)🔴大的液固介質(zhi)。當然也🐆可以測(ce)量相對簡單的(de)純水、污水等液(yè)體。其主要特點(diǎn)如下:
(1)常用的 法(fǎ)蘭式電磁流量(liang)計 的測量管是(shì)一段無阻流檢(jian)測件的直管,因(yin)而基本🈲不會造(zào)成壓☂️損,節能效(xiào)果相對好。特别(bié)是在工藝管道(dao)壓力不高或👣工(gong)藝對儀表壓損(sǔn)有限制時采用(yong)更有利。
(2)傳感器(qì)結構可靠。因無(wu)阻流檢測件,也(ye)不會堵塞。石油(you)化工行業中液(yè)體中經常會含(han)有催化劑、結晶(jing)物等固體顆粒(li)，所🚩以電磁流量(liang)計在測量液固(gù)兩相流體的情(qing)況下也是有利(lì)的。
(3)測量範圍大(dà)。電磁流量計的(de)量程比常規大(da)于10:1,最高可達100:1,優(you)勢明顯,且可任(rèn)意改變量程。流(liu)速範圍一般爲(wei)1~6m/s,也可擴展到0.5~10.0m/s。
(4)電(dian)磁流量計所測(cè)體積流量與流(liú)體的自身特性(xìng)無關，也就🐪是說(shuo)流體的溫度、壓(ya)力、密度、黏度等(děng)不影響其測量(liang)結果。設液體體(ti)積流量爲Qv,Qv=πD²υ/4,根據(jù)U=hBDυ,可以确定U=4kBQυ/πD。由此(ci)得出,U與Q、呈線性(xing)關系,流體的體(ti)積流量與介質(zhì)的物性無關🚶‍♀️。所(suo)以電磁流量計(ji)在測量導電🔆介(jiè)質的體積流量(liàng)之前📱隻要用最(zuì)簡單的液體水(shui)标定即可,無需(xu)修正。當然,這🈲是(shì)在比較理想的(de)狀态下的結論(lùn),工程上一般可(ke)以采用近似的(de)方法進👄行計算(suan),對于實際存在(zai)的偏差,可以☂️通(tong)過儀表的标定(ding)⛹🏻‍♀️來進行彌補。.
4安(an)裝及維護
4.1接地(dì)
　　由于電磁流量(liàng)計測量的電勢(shi)相對比較微弱(ruo),有一點幹擾可(kě)能會影響測量(liàng)結果,所以要良(liáng)好的接地✔️以保(bao)🛀障其穩定工作(zuo)。通常接地是通(tong)過接地環或用(yong)金屬導線連通(tong)來實現
(1)接地環(huan)安裝于流量計(ji)的法蘭面上,其(qi)内孔和導電液(yè)體接觸,環的邊(biān)緣用導電材質(zhì)接出并與轉換(huan)器信号連通。接(jiē)地環的🤞材料也(ye)要能耐流體的(de)磨損與腐蝕,通(tong)常與電☁️極材質(zhi)一緻。
(2)安裝在金(jīn)屬管道中的電(diàn)磁流量計,在傳(chuán)感器法蘭和用(yong)👨‍❤️‍👨戶法蘭之間采(cai)用金屬導線連(lián)通,作爲接地的(de)安裝方式。
4.2直管(guan)段要求
　　在實際(jì)應用中,電磁流(liú)量計前後直管(guǎn)段都有一定的(de)要求☁️來減少誤(wu)差。根據石油化(huà)工行業的經驗(yan),大🈚部分場合,前(qián)直管段大于等(deng)于5D,後直管段大(da)于等于3D即可。但(dan)是在某些安裝(zhuāng)條件嚴苛，空間(jiān)👣常常無法滿足(zú)的情況下,後直(zhí)管⭐段大于2D也能(neng)滿足測量要求(qiú)。
4.3安裝位置
(1)電磁(ci)流量計不能用(yòng)于低導電率液(yè)體測量(電導率(lü)不低于5x10-6S/cm的😍流體(tǐ),例如石油化工(gong)行業中的石油(yóu)制品、除鹽水、有(yǒu)🤟機溶劑等。也不(bu)能測量氣體、蒸(zheng)汽以及黏✂️度特(tè)别大的液體。
(2)由(you)于電磁流量計(ji)一般不用于較(jiao)高、較低溫度工(gong)況✉️。如.不可🧑🏾‍🤝‍🧑🏼避免(miǎn)🌈,可參考表1~2對電(dian)極和襯裏的材(cái)料做相💋應的選(xuǎn)擇。
(3)電磁流量計(jì)安裝的管道應(yīng)是介質完全充(chōng)滿的管道,保證(zheng)電📱極浸入。
(4)電磁(cí)流量計的測量(liàng)管中如果出現(xian)氣體聚集或有(yǒu)氣泡現象時,此(cǐ)時測量誤差會(hui)增大,所以要盡(jìn)量将流量計安(an)裝于低位，盡量(liàng)避開安裝在管(guan)道的最高點。
(5)盡(jìn)量避免安裝在(zai)有振動的地方(fāng),如果不可避免(miǎn),可選擇㊙️加固管(guǎn)道和傳感器,以(yi)減輕振動帶來(lai)的影響。
(6)盡量避(bi)免安裝在電磁(ci)場或者電磁場(chǎng)變化劇烈的地(dì)🈲方，如大型變壓(ya)器、電機等強電(dian)磁設備附近(5)
(7)當(dang)選擇 插入電磁(cí)流量計 且管道(dao)是水平或傾斜(xie)時,探頭插入的(de)位置應在管🙇🏻道(dao)中心線平面上(shang)下45°的範圍内,且(qie)探頭的中心線(xiàn)應與管道中心(xin)線垂直。
5應用案(an)例分析
5.1在MTO裝置(zhi)中的應用
　　以甲(jia)醇制烯烴裝置(zhi)(MTO裝置)爲例，介紹(shào)在實際石油化(hua)工☔行業中電磁(ci)流量計的若幹(gàn)應用。在設計中(zhong)分别在自烯烴(tīng)💛分離裝置流人(rén)的20%堿液管道、氨(ān)水管道、至廢液(yè)處理單元循環(huán)漿液管道🌈上設(she)置電磁流量計(jì)。這些管道中介(jiè)質的特點是:髒(zang)、污流體,且具有(you)一定💔的腐蝕性(xìng)磨損性,并且均(jun1)爲導電流體。同(tóng)時,工藝管道壓(ya)力普遍不高,壓(ya)力損失盡🈲量小(xiao)，且要求儀☔表測(ce)量精度又相對(dui)較㊙️高。鑒于上述(shù)工況特點及要(yào)求,選用🏃🏻‍♂️了電磁(cí)流量計來滿足(zu)工藝測量。由于(yú)電磁流量計電(dian)極和☔襯裏與介(jiè)質直接接觸,根(gēn)據項目實際情(qíng)況,尤其是介質(zhi)的特性,選🚩擇合(hé)适的電極材料(liào)和襯🌈裏材料尤(you)爲關鍵。
5.1.1根據被(bei)測介質的腐蝕(shí)性特性選擇電(diàn)極材料
　　電磁流(liú)量計中的電極(ji)起着重要的傳(chuán)輸電信号的作(zuò)用🈲。電信号的傳(chuán)遞是否正确,關(guan)系到整個電磁(ci)流量計精度、精(jing)度,是至💔關重✌️要(yao)的一個環節。而(ér)信号傳遞的正(zheng)确率主要的影(ying)響因素🌈是電極(jí)🌏表面質量及材(cái)料性能,所以不(bú)同的介質流量(liang)應選擇與之相(xiàng)适㊙️應的電極材(cai)料,這樣才能盡(jin)可能保證測量(liang)的正确率,同時(shi)延長整個流量(liang)計的使🧡用壽命(mìng)。表1是石油化🔱工(gōng)行業常見電極(ji)材料的耐腐蝕(shí)性能,針對上述(shù)裝置,20%堿液和氨(ān)液屬于強腐蝕(shí)介質,選用哈💘氏(shi)合金作爲電極(jí)材料。循環漿液(ye)‼️的腐蝕性不高(gāo)，則選用304L不鏽鋼(gang)作爲電極材料(liào),這樣選擇滿足(zú)測量要求正确(què)率和經濟性要(yao)求,儀表運行至(zhi)今效果良好。
 
5.1.2根(gēn)據被測介質的(de)磨損性及溫度(dù)來選擇村裏材(cai)料
　　襯裏敷設于(yú)流量計測量管(guan)内側,襯裏必須(xū)是電絕緣材料(liao)。根據表2石油化(huà)工行業常見襯(chèn)裏材料的性能(néng),在20%堿液🏃‍♀️管道、氨(ān)水管道上,電磁(ci)流量計選用PTFE作(zuo)爲襯裏材料,介(jiè)質的溫度也在(zai)PTFE的✏️适用範圍之(zhi)内。PTFE是石油化工(gong)行業比較常用(yòng)的襯裏材料。但(dàn)是🔅循環漿液📐因(yin)爲介質可能含(han)有催化劑等雜(zá)質,選💃🏻擇聚氨酯(zhǐ)橡⛷️膠性能尚可(ke),且耐磨性相當(dang)于天然橡膠的(de)10倍，但是它的缺(quē)點是耐溫太低(di);氯丁橡膠更🥰适(shi)合大口徑的傳(chuán)感器，所以針對(dui)循環漿液就最(zui)好選用PFA作爲襯(chen)裏材料,提高🌈其(qí)耐磨性。這❓種選(xuǎn)擇使得裝置運(yùn)行🙇‍♀️效果安全且(qie)高效。
 
5.2在公用工(gōng)程部分的應用(yòng)
　　目前正在建設(she)中或已建成的(de)石油化工裝置(zhi)中,公💔用工程部(bu)☀️分循環冷水管(guan)道、新鮮水管道(dào)通常選用電磁(cí)流量計來測量(liang)流量。管道的主(zhǔ)要特點是:循環(huán)👨‍❤️‍👨冷水管道工藝(yi)管徑大、壓力低(dī)、水中含有氯化(hua)物等腐蝕性介(jie)質;且循環冷水(shuǐ)管道和新鮮水(shui)管道經常敷設(shè)在地面💛以下。這(zhe)就要求流量計(jì)首先安裝方便(bian)✌️,電磁流量計可(ke)水平.垂直或傾(qīng)斜任意角度安(ān)裝。但🐕是在這種(zhǒng)場合選用電磁(ci)🥰流量計需注意(yi):
(1)需維護方便,電(dian)磁流量計應選(xuǎn)用分體式,傳感(gan)器裝👣于工藝管(guan)道,轉換器可裝(zhuang)在傳感器附近(jìn)或儀表室,相距(ju)數十到數百米(mǐ)。這樣,轉換器既(jì)可放在地面以(yǐ)上,也可遠離相(xiàng)對惡劣的現場(chǎng)環境,電子部件(jiàn)的檢查、調整和(he)設定比較方便(bian)。但是在安裝過(guo)程中,對敷線的(de)要求就比較嚴(yan)格,否🏃🏻則易引人(ren)幹擾信号。
(2)根據(jù)國标CB/T4208-20176],關于外殼(ké)防護等級的标(biāo)準爲:IP65爲防噴水(shuǐ)型,IP66爲防止猛烈(liè)噴水型,IP67爲短時(shí)間防浸水型,IP68爲(wèi)連續浸水👄型，能(néng)長期在水中工(gong)作。循環冷水管(guan)道和新鮮水管(guan)道常敷設在地(di)面以下,一般會(hui)設置儀表井來(lái)🏃🏻安裝電磁流量(liàng)計的🏃‍♂️傳感單元(yuan),因此此種工況(kuàng)下,電🍉磁流量計(jì)的傳感器的外(wài)🔴殼防護等級應(yīng)選IP68。
6結束語
　　電磁(ci)流量計具有精(jīng)度高、可測範圍(wei)大、壓損小、可靠(kao)💚性好🌈、使用方便(bian)、維護量小等特(te)點,在石油化工(gōng)行業得到了廣(guǎng)泛的應用。但同(tóng)⛹🏻‍♀️時也因爲其本(běn)身的--些局限性(xing),要求用戶在正(zheng)确地選擇和應(yīng)用電磁流量計(ji)之前應充分掌(zhang)握測🌈量工況的(de)各項條件及其(qi)流量計本身的(de)各💜項要求。隻有(yǒu)☁️這樣才能正确(què)地選擇、應🌍用電(dian)磁流.量計,保證(zheng)測量精度,爲安(an)全生産打下堅(jian)實的基礎。

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