許華善 談廣德(青海鹽湖佛照藍科鋰業(yè)股份有限公司,青海 格爾木 816000)
淺析電磁流量計在鹽湖化工中的選型應用
許華善 談廣德(青海鹽湖佛照藍科鋰業(yè)股份有限公司,青海 格爾木 816000)
近幾年我國鹽湖化工企業(yè)蓬勃發(fā)展,隨著國內(nèi)科技進步和工業(yè)水平的提高,很多自動化控制儀器被引入鹽湖化工生產(chǎn)中。電磁流量計是一種常用的流量型檢測儀表,在鹽湖化工中應用廣泛。本文重點介紹了電磁流量計在鹽湖化工選型中的應用。
鹽湖化工;電磁流量計;選型;標準
我國是一個多鹽湖的國家,境內(nèi)分布有四大鹽湖,即青海茶卡鹽湖、青海察爾汗鹽湖、山西運城鹽湖和新疆巴里坤鹽湖。鹽湖除了富含鹽類以外,鉀、鎂、鋰、硼、銣、銫、溴等礦產(chǎn)資源也非常豐富,開發(fā)價值高。圍繞鹽湖資源的開發(fā)利用形成了一大批鹽湖化工企業(yè),逐漸形成體系完備、標準化程度高的鹽湖工業(yè)群[1]。
隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)代測量儀表在鹽湖化工生產(chǎn)中有這非常廣泛的應用[2]。流量型儀表屬于自動化儀表的一部分[3],廣泛用于鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。鹽湖化工企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境通常都是強酸、強堿型的,條件惡劣,因此所有傳送管道都具有很好的防腐性能。眾所周知,沒有任何一種儀表可以適用于所有應用場景場合,所以根據(jù)測量對象和測量目錄正確選擇合適的測量儀表非常重要,能夠?qū)x表的性能正確發(fā)揮到最大,提高生成效率。鹽湖化工原料的電導率高,生產(chǎn)環(huán)境溫度通常在-30℃~90℃之間??紤]到這電磁流量計種工作狀況,鹽湖化工企業(yè)通常選用電磁流量計[4]。相對于質(zhì)量流量型、超聲波型和差壓型等其他流量計,電磁流量計具有測量精度高,使用壽命長,易于維護等優(yōu)點[5]。電磁流量計具有很好的性能,需要根據(jù)電磁流量計的性能合理地選型、正確地使用。
電磁流量計是過程自動化儀表與裝置中的重要的儀表之一,屬于能源型計量器具。電磁流量計的工作原理基于法拉第電磁感應定律[6]。根據(jù)物理學原理可知,當導體在磁場里做運動切割磁感應線時,磁通量發(fā)生變化,導體兩端產(chǎn)生感應電勢,感應電流激發(fā)的磁場要阻礙原磁通的變化,感應電動勢e的方向由右手定則確定。我們記磁場的磁感應強度為B,運動導體在磁場中的有效長度為L,導體的運動速度為u,則感應電動勢為e=Blu。
在鹽湖化工生產(chǎn)中使用的電磁流量計的主要結(jié)構(gòu)包括天然磁場磁路系統(tǒng)、測量電極、基于非導磁材料的測量外殼、襯里材料、測量導管和傳感器型轉(zhuǎn)換器等部分[7]。在管道外面安裝有一對磁極N和S,流動的導電生產(chǎn)材料就處在激發(fā)的磁場之中。當系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時,即導電液體流動時,流動的導電液體切割磁感應線,產(chǎn)生感應電動勢。通常磁感應強度是固定的,此時感應電動勢的正比于測量管道直徑和平均流速,產(chǎn)生的感應電動勢經(jīng)電極檢測后送到處理電路。上述部分可以分為流量傳感器和信號轉(zhuǎn)換器兩部分,其中流量傳感器用來采集數(shù)據(jù),將流過的被測導電液體的流量轉(zhuǎn)換為感應電勢;信號轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過電極產(chǎn)生的毫伏級電壓信號放大到電路可以處理的數(shù)量級,經(jīng)信號處理后得到實時流量[8]。控制系統(tǒng)通過實時數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進行調(diào)節(jié)。輸出信號不受被測液體的溫度、壓強和黏度等物理性質(zhì)的影響,因此電磁流量計可以認為是一種體積型儀表。
2.1 類型選擇
電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要有和一體型和分體型兩種類型。當工作在良好的環(huán)境條件下時一般選用一體型電磁流量計即可。當工作在高溫、震動等復雜環(huán)境條件下時,優(yōu)先考慮分體型電磁流量計。
2.2 根據(jù)測量流體的電導率選擇
鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)原料的導電性各不相同,導電流體的導電性通常用電導率來描述。對于高電導率流體,只需要選擇一般類儀表。對于低電導率流體,要使用電容式電磁流量計。
2.3 測量口徑的選擇
鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)中使用的電磁流量計成本很高,其中測量管的口徑在電磁流量計成本中占有很大一部分,口徑越大,價格越高。鹽湖化工企業(yè)的中間生產(chǎn)原料通常具有很大的粘度和較低的流速等特性,為了減小成本,傳感器口徑比目前管道管徑稍大即可。低電導率流體里面含有較多固體顆粒,這些固體顆粒會使電極和襯里嚴重磨損,減小使用壽命。這時就應該擴大傳感器的口徑,同時增大上下游導管的長度,保證流速的均勻分布。
2.4 電極材料選擇
電磁流量計的電極需要經(jīng)常更換,因此電極成本占有電磁流量計流量計運營成本的一大部分,選擇合適的電極能在保證良好測量效果的基礎(chǔ)上節(jié)約成本。
2.5 襯里材料的選擇
襯里材料的選擇要同時考慮腐蝕性和磨蝕性的要求。弱腐蝕性液體可以選用氯丁橡膠,價格便宜。弱腐蝕性液體可以選用氟塑料。此外,在工作溫度不劇烈變化的情況下也可以選擇陶瓷材料,防止陶瓷碎裂,陶瓷具有極好的耐腐蝕性和耐磨性。
2.6 電源選擇
鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)中的工作物質(zhì)是液體,易燃性危險氣體很少,遠未達到爆炸閾值。電源引入方便,直流24V、交流220V和電池等供電方式均可采用。如現(xiàn)場容許的情況下,可以根據(jù)引電源方便、便于維護的原則靈活選擇。
2.7 防護等級和抗電磁干擾選擇
正常情況下,電磁流量計采用的是非接觸測量,即電磁流量計不會浸入液體中,這樣會導致電磁流量計的損壞。但是鹽湖化工企業(yè)的生產(chǎn)車間濕度較大,應該根據(jù)實際空氣濕度情況來選擇正確的防護等級[9]。此外,和電子產(chǎn)品一樣,電磁流量計對抗電磁干擾性能也有一定要求。外加電磁場會影響測量結(jié)果,因此要根據(jù)實際情況來選擇正確抗電磁干擾的防護等級[10]。
隨著我國鹽湖化工企業(yè)逐步走上生產(chǎn)自動化的道路,各種先進儀表被引入生產(chǎn)過程。電磁流量計作為一種重要的工業(yè)流量測量儀表,本文根據(jù)電磁流量計的工作原理及特點,介紹了在鹽湖化工生產(chǎn)中的選型應用。對廣大鹽湖化工企業(yè)的工程師正確選用儀表有著重要指導意義,通過正確選型可以降低成本,提高生產(chǎn)效益。
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