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电磁流量计在淡、浓碱计量方面的应用

发布时间:2019-02-22 12:27:35 浏览:

介绍了电磁流量计的测量原理及其优点,并对其选型、安装及使用情况进行了详细阐述。

我公司化工分厂是年产氯碱10万t的大型化 工企业,长期以来计量淡、浓碱产量的方法一直采用 槽位计算法,由于贮槽截面积较大,标尺分度准确度 低,因而计算出来的产量准确性让人怀疑,况且又不 能时时计算,对淡、浓碱的产量很难控制。为达到精 确计量淡、浓碱产量的目的,2000年该分厂在扩大 产能的同时,新上了两台由上海光华爱而美特仪器 有限公司生产的K300型电磁流量计,用于计量淡、 浓碱产量。在流量计的使用过程中,曾出现过计量 不准的问题。通过对所出现问题的查证,我们认为 解决计量不准的问题不能单从仪表本身找原因,仪 表使用的条件也要考虑进去,这样才能真正解决问 题,才能充分发挥数万元资金购买的高精度仪表的 作用特别是流量仪表,由于在使用时很难对它进 行检定与校准,因而精心地安装与正确地使用是保 证计量准确可靠的前提。

1.电磁流量计的测量原理

电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律的原理 工作的。被测介质应是导电液体。在垂直于介质流 向的一个区间里存在由变送器所产生的磁感应强度 B的稳定磁场,平均流速为k的导电流体在流经 磁场区域时,作切割磁力线运动。于是在与管道横 截面平行且垂直于磁力线方向的两根检测电极上, 就产生了感应电压U。根据电磁感应定律得出:

U = kB V D (1)

式(1)中:U为感应电压;k为仪表常数;B 磁感应强度;v为介质的平均流速;D为仪表管内 直径。

由公式1)可知,B和D是不变的,k为一常 数。因而U只与v成正比,只要测出感应电压U的大小,就能测出介质的平均流速V。流体的体积 流量公式为 :Q = 4 D V (2)

其中:Q为介质的体积流量。

根据公式(2)可知Q与V是成正比的 对应函数,那么U与Q也是成正比的一一对应函数,即 测出了感应电压U也就测出了介质的体积流量Q 2电磁流量计的优点

电磁流量计管内无节流或可动部件,无压力 损失,节约能源特别适用于测量液固两相介质(如 悬浮液体)。

只有衬里和电极与介质接触,只要选好两种 材料,就可达到防腐防磨的目的,长时间使用,仪表 准确度不会降低,与椭圆齿轮流量计相比,其准确度 的稳定性要好得多。

测量时只与介质的平均流速有关,而与介质 的流态(层流或紊流、温度、粘度、密度、压力及电导 率(在一定范围内)的变化无关。因此,电磁流量计 只需用水标定后,就可用它测量其它导电液体或固 液两相介质的流量,而无需修正。

量程比宽,可达1 :100,而且可以任意改变 量程 。

无机械惯性,反应灵敏,可测量瞬时脉动流; 且线性好,可直接等分刻度。

从检测电极向前,只需5 D的直管段,不需 太大的安装空间。而其它流量计一般需要10 D 10 D以上的直管段,对安装空间要求较严,否则无 法保证测量准确度。

3.电磁流量计的安装

(1)从理论上讲,传感器可以安装在运行管道的任何位置。但要求传感器内必须完全充满介质’这 一条至关重要。检测电极的轴线应处于水平位置, 以防粘污,并能排除由气泡接触引起的损失。

(2)传感器的周围不能有较强的干扰电磁场。

(3)传感器及其密封件、接地环的安装要与管道 同心,不能向内凸出。

(4)测量准确度与传感器的接地效果有很大关 电磁流量计对外加电势的干扰很敏感。因而它 的接地电极必须是独立接地极。接地的目的是让流 经传感器内的导电流体与地等电位,而不是管道壁 接地。

4.我公司所用电磁流量计的选型、安装及使 用情况

4.1电磁流量计的选型原则

考虑口径与量程,电磁流量计的量程虽然是 任意设定的,但其设定的范围受口径的限制。量程 的设定要考虑正常流量超过满量程的一半,这样的 测量精度才高。流速一般选择24 m/ s ,如介质易 磨损电极,可选择稍低的流速;如介质较易粘附, 选择适当稍高的流速。综合考虑后根据流率表选择 仪表的口径。

考虑介质的压力、温度及腐蚀性,依此选择 不同的内衬和电极材料。

4.2我公司的具体选择与安装

由于我们的被测介质是温度低于100 "C的淡碱 和浓碱,对不锈钢电极的腐蚀很微弱,但对各种橡胶 类内衬有腐蚀作用因而我们选用聚四氟乙烯内衬。 考虑到以后再扩产,我们将口径选为150 mm。我 公司具体所选用的电磁流量计规格型号为:K300 - (150) 11431021 ,口径为150 mm,标准型,钼二钛电 ,聚四氟乙烯内衬,最高工作压力1.6 MPa,无接 地环,输出420 mA,准确度等级1.0级。安装在 水平管道上,前后有足够长的直管段,接地极独立, 接地良好。

用于输送淡碱的泵有2台,量程都是100 m3/ h ,扬程50 m ,采用单泵间断方式输送淡碱。流量计 的量程设定为160 m3/h。从流率表上查出口径150 mm、平均流速v = 1 m/ s时的流量为63.617 m3/ h。

可计算出满量程流速为160^2 X31/m/s = 2. 5

63.617 m3/h

m/s,正常流量时流速为X^m/s= 1. 57

63 . 617 m / h

m/ s,稍偏低。如将流量计量程改为250 m3/ h,双泵

同时开时正常流量在200 m3/h连续输送,效果可能会更好。但由于产量限制只能间断输送。

4.3以淡碱流量计为例说明流量计的使用情况

流量计刚投入使用时,与槽位推算的数进行比 ,每班表计产量与推算产量仅差1 t,误差较小。 而在以后的几个月中却发现有较大的偏差。表1 半年的表计产量(折100 %)与推算产量(折100 %) 的比较。

表1表计产量(折100 %)与推算产量(折100 %)的比较

t

月份

表计产量

推算产量

表计 - 推算

1

3 493.7

3 392.6

101.1

2

4 172.8

3 039. 1

1 133. 7

3

4 842.1

4 365.1

477. 0

4

4 130. 1

4 447.2

- 317.2

5

4 573.6

4 868.0

-294.4

6

4 375.0

4 787. 0

- 412. 0

 

从表1可以看出,开始安装流量计时的1月份, 表计与推算的差不大,全月仅差101.1t。这里是把 推算数当作标准了,其实推算数的误差较大,差的这 101 t很难说是什么原因造成的。而2月份的差值 却大得惊人,达1 133.7 t ,4~6月又成了负偏差。

我们先从流量计的安装与参数设定等情况查找 原因,没发现问题。于是我们又找来原始记录进行 认真地分析,终于找出了出现偏差的原因。原来在 2月份因烧碱产量有所扩大又新上了一台200 m3/h 的淡碱泵,排序为1#泵。从电解工段2月份的交接 班记录上查到 :

2月1日8〜16点:3#泵改为2# ;

2月4日8〜16点:2#泵改为1# ;

2月7日8〜16点:1#泵改为2# ;

2月9日8〜16点:2#泵改为3# ;

而 1# 泵为 200 m3/ h ,2 ## 泵为 100 m3/h。

从蒸发工段的运行日志上查到:

2月3日:全天表计淡碱产量876 m3 ;

2月4日:全天表计淡碱产量2 298 m3;

2月5日:全天表计淡碱产量3 305 m3;

2月6日:全天表计淡碱产量3 028 m3;

2月7日:全天表计淡碱产量1 695 m3;

2月8日:全天表计淡碱产量962 m3。

两处记录对照可以看出,200 m3/h大泵的投运 时间是2月4〜7日淡碱流量非常大,是正常量的 4倍。2月7日白班改用2#泵即100 m3/ h泵后 流量才在8日恢复正常。这说明仪表超量程是造成 误差很大的原因,此时仪表已经无法使用。由于工 艺人员对仪表不了解,在增加大泵时没有及时通知仪表人员改仪表量程。直到3月中旬仪表人员查出 原因后,用倍增法将量程改到320 m3/h,这样才满 足了大泵的要求,而对小泵来说单泵打液量仅为满 量程的30 %,又造成在开小泵时仪表计量偏低, 而造成4〜6月的负偏差。直到7月将量程再改到 250 m3/ h ,并规定开大泵时只开1个,开小泵时2 同时开。

通过对下半年几个月表计产量及推算产量的跟 踪分析,我们认为取得了比较好的效果。每月两数 偏差在100 t以内,一般是表计产量偏高。分析原 因可能是流量计安装在水平管线上,但由于管线长 达数百米,安装处不一定是管线的较低点,在开停泵 时很可能有不满管现象,造成计量偏高。随着产量 的进一步扩大,到可以连续开泵输碱时,计量准确度 会更高。

5.结论

从以上分析可知,即便是准确度再高的仪表, 必须正确地使用。仪表不准并不一定是仪表本身的 原因,与使用过程有很大的关系,甚至是决定因素。 仪表维护人员在选择、使用、维护仪表时,不能单从 仪表本身考虑,而要全面考虑工艺、设备等方面的性 能是否满足仪表正常使用时的要求。只有这样才能 发挥每台仪表应有的功能,为生产、经营提供准确可 靠的计量数据。