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电磁流量计在硫酸装置中的应用

发布时间:2019-02-22 12:45:01 浏览:

由于硫酸具有腐蚀性,因此测量不同浓度和温度的硫酸的仪表材料的选择也不同。阐 述了电磁流量计的测量原理和在硫酸装置中的安装、应用以及在硫酸介质中其他测量仪表的选择和 使用。

硫酸是一种被广泛应用在国民经济的各个 领域的化工原料。但是由于各种浓度的硫酸都具 有不同的腐蚀性,因此其流量测量仪表及其材料 的选择都比较特殊。

1.测量硫酸介质仪表材料的选择

常用在仪表上的材质大约有20多种,而用 在硫酸测量上的仪表材质必须具有耐硫酸特性。 硫酸是强氧化性酸,对金属的腐蚀主要是金属的 氧化反应,影响硫酸腐蚀的主要因素是温度和浓 度。硫酸腐蚀的一个特征就是高浓度与低浓度硫 酸腐蚀性显著不同,高温和低温状态下也差别很 大。

1.1碳钢

作为最廉价的钢材 碳钢,被广泛应用在仪表本体中,虽然碳钢在一定条件下耐硫酸腐 蚀,但耐腐蚀性能并不佳,并且耐硫酸环境下大 气对碳钢也有腐蚀。碳钢大量应用于浓度为 80%〜100%的硫酸,温度可达6080 V。碳钢 在这一浓度和温度范围的硫酸中,表面能产生保 护性的硫酸铁膜层。当温度升高时,硫酸对碳 钢的腐蚀加快,其保护膜层被破坏,碳钢就不耐 腐蚀了。碳钢还不适用于浓度为100%〜102%的 发烟硫酸,但又适应于浓度超过102%的硫酸, 温度限度为60 °C稀硫酸对碳钢的腐蚀很大,当 硫酸浓度为47%左右时,腐蚀率达到最高值。当 硫酸浓度大于65%时,碳钢的腐蚀率显著降低。 但在65%〜80%这一段浓度中,最好还是不使用 碳钢。

1.2304和316不锈钢普通不锈钢对硫酸的耐腐蚀性不好,又因为 价格较高,所以用途有限。比如304OCbNi) 锈钢,仅能适用在非常稀5%以下)或高浓度 (90%以上)的硫酸中,适用温度不应超过50 70 V。

316 (0Cr„NiuMo2)不锈钢适用于浓度小于 18%或者大于80%的硫酸中,温度以40〜80°C 为宜。对于浓度在30%〜80%之间和高于常温态 的硫酸中,316不锈钢不可使用。

1.3哈氏合金

哈氏合金适用于浓度小于100%的硫酸,温 度可达70 V,硫酸浓度越低,使用温度越高, 25%以下的稀硫酸可用于沸点。

2.电磁流量计

电磁流量计由传感器和转换器两部分组成。

2.1传感器

根据法拉第电磁感应定律,导体在磁场中切割磁力线时,在导体中就会有感应电势产生,因 此,当导电的被测介质垂直于磁力线方向流动 时,在介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一 个感应电动势Ex

Ex = BDv x 10-12 ⑴

式中:B——磁感应强度,T;

D————导管直径,即导体垂直切割磁力线的长度,cm;

v 被测介质在磁场中运动的速度,cm/s

因体积流量Qv (cm3/s)与流体速度v的关系为:

Qv = D2v (2)

Y 4

将式⑵代入⑴中,即得:

Ex =(4x 10-12 Dt)Qv ⑶

其中D为定值,保持B不变,感应电动势与 体积流量具有线性关系,据此可以测出流量。

2.2转换器

电磁流量计的转换器采用励磁方式,使流量 计具有优越的零点稳定性和测量精确度。转换器 向传感器提供精确的双向恒流驱动电流,以驱动 传感器励磁线圈。本身工作频率由单片机控制, 不受电源频率变化的影响。由传感器测得的微弱 感应电势,输入至转化器的测量系统,经高输入 阻抗放大器放大、滤波和自动零点调整及增益控 制后,经高性能、高精度信号转换,将模拟信号转 换为数字量。

电磁流量计按其组装方式分为分体型和一 体型。一般情况下,当测量点位于地下或者不易 观察、被测介质液体电导率较低时选择分体型: 传感器安装在管道上,转换器安装在仪表室或人 们易于接近的传感器附近,传感器和转换器之间 用电磁流量计专用电缆连接。当测量点便于观 察、被测介质电导率较高时通常采用一体式电磁 流量计:传感器和转换器组装在一起直接输出直 流电流标准信号,实际上成为电磁流量变送器。 一体型缩短了传感器和转换器之间的信号电缆 和激磁线的连接长度,并使之勿外接,隐蔽在仪 表内部,从而减少信号衰减和空间电磁波噪声侵 入。一体型和分体型相比较:后者取消了信号线 和激磁线的布线,简化电气连接,仪表价格和安 装费用均有所降低。

3.用电磁流量计测量硫酸

电磁流量计使用前提是被测介质必须是导 电的,而硫酸(浓度5%〜99.4%)的电导率在x 10-1 〜8.5x 10-3 (s/cm) [2],导电性能较好,因 此选用电磁流量计来测量硫酸流量是非常合适 的。电磁流量计电极的耐腐蚀性是选择材料的重 要因素,因材在青海硫酸装置中,硫酸的浓度主 要在80%左右,因此电磁流量计的材料选择如 下:测量管材质用316不锈钢,法兰用304不锈 钢,同时为了防止测量管被腐蚀并使其内壁光 滑,在整个测量管内壁涂上绝缘衬里,其中电极 采用哈氏合金。

4.电磁流量计安装

4.1传感器的安装

为了使仪表可靠测量,安装时要注意以下几点:

为使传感器测量导管内始终充满液体, 传感器可以安装在U型管道的最底部;

直管段要求:前5 D和后2 D(D为管道 直径);

避开震动大、电磁干扰大、周围环境有 高浓度腐蚀性气体的场合;

保证测量管与工艺管道同轴。

电气连接

确认电缆型号后,按其规定进行接线, 接线应正确、牢靠;

电缆尽量少剥线,如果必须时注意保护 其绝缘层;

电磁流量计应有可靠的接地;

传感器与转换器之间的专用电缆长度 一般不超过100 m

5.硫酸装置中其他仪表的选择和使用

在青海硫酸装置中,中、低浓度的硫酸比较 少,大量存在的是接近成品质量浓度的高浓度循 环酸。从吸收塔、干燥塔,到酸冷却器、循环槽,硫 酸的工艺状况通常是:温度4575 V,浓度 70%〜80%。在这种工况下,温度测量应有套管, 如果不使用套管,保护管外应有镀层(PTFE),镀 层应至法兰密封面。压力仪表的测量原件选用哈 氏合金。液位计选用非接触式雷达液位计;如果 有就地测量液位计,则选择带金属衬里。流量测 量,首选电磁流量计,电磁式的电极和衬里能满 足所有硫酸工况的需要。控制阀的防硫酸腐蚀可 以选择塑料衬里。

6.结束语

目前,在青海硫酸装置中,选择用电磁流量 计测量硫酸的流量。电磁流量计是利用电磁感应 原理制成的流量测量仪表,可用来测量导电率大 5 M S/cm的导电液体。变送器几乎没有压力 损失,内部无活动部件,用涂层或者衬里容易解 决腐蚀性介质对流量测量仪表腐蚀的问题。电磁 流量计流量检测过程不受被测介质的温度、压 力、密度、粘度及流动状态等变化的影响,没有测 量滞后的现象,具有测量精度高、量程比大(最大 可达1 000 : 1)等优点,相信在青海硫酸项目中 能得到很好的应用,同时相对准确的测量硫酸流 量,对提高安全生产和产品收率都是十分有效 的。