一、前言
在大型現(xiàn)代化工企業(yè)生產(chǎn)中, 由于每天工業(yè)水用量都以數(shù)十萬噸計(jì), 微小的計(jì)量誤差就能給企業(yè)帶來重大的損失, 因此, 如何準(zhǔn)確計(jì)量問題就顯得非常重要, 例如: 一家日工業(yè)水用量為30萬噸的企業(yè), 計(jì)量誤差如果為5%, 一年的工業(yè)水計(jì)量誤差將達(dá)到近550噸, 折合人民幣數(shù)百萬元! 因此, 如何提高大型化工企業(yè)工業(yè)水計(jì)量精度, 減少因計(jì)量誤差給企業(yè)帶來的不必要損失, 成為現(xiàn)代大型化工企業(yè)管理的一個(gè)重要課題。本文就管道電磁流量計(jì)在化工廠計(jì)量中的應(yīng)用進(jìn)行探討。
二、常用的工業(yè)水計(jì)量儀表及其特點(diǎn)
在大型化工企業(yè)中, *常用的工業(yè)水計(jì)量儀表是孔板流量計(jì)。其特點(diǎn)是: 結(jié)構(gòu)簡單, 制造、安裝、維護(hù)方便, 省料, 造價(jià)低。缺點(diǎn)是: 壓力損失大, 測量大管徑、高溫、高壓介質(zhì)時(shí)孔板易變形, 測量精度與孔板的使用條件和制作、安裝精度有關(guān), 誤差一般為5%以內(nèi)。
三、管道電磁流量計(jì)的工作原理和結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
管道電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律研制出的一種無壓損、節(jié)能型流量測量儀表。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律, 當(dāng)導(dǎo)體在磁場中切割磁力線時(shí), 將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。該電動(dòng)勢的大小與導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。則管線內(nèi)流體的感應(yīng)電動(dòng)勢e為:
e= BD ( 1 )
為流體的平均流速, D為測量管的內(nèi)徑
q= 0. 785D2 ( 2 )
q為管道的瞬時(shí)流量
把( 1 )代入( 2)得: q= 0. 785D e/B ( 3 )
從( 3 )式可知, 當(dāng)管道內(nèi)徑一定時(shí), 若有恒定的磁感應(yīng)強(qiáng)度, 則只要測得感應(yīng)電動(dòng)勢e, 便可知道管中的流量q。
管道電磁流量計(jì)主要由變送器和轉(zhuǎn)換器及流量顯示儀表三部分組成。變送器把流過的被測流體的流量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢。轉(zhuǎn)換器則將變送器輸出的感應(yīng)電勢放大并轉(zhuǎn)換為可被工業(yè)儀表接受的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。電信號(hào)可以是模擬電流、模擬電壓。輸給顯示儀表、記錄儀表及電動(dòng)單元組合儀表進(jìn)行流量顯示、記錄和積算, 可進(jìn)行正逆方向顯示、報(bào)警; 電信號(hào)可以是脈沖信號(hào), 作為計(jì)算機(jī)輸入信號(hào)使用, 進(jìn)行流量運(yùn)算和調(diào)節(jié)等。
管道電磁流量計(jì)主要的特點(diǎn):
( 1) 變送器內(nèi)徑與被測管道內(nèi)徑完全相同, 無阻力元件, 避免了由于壓力損失而造成能量損失過大的問題;
( 2 )變送器輸出的是與被測流體流速成比例的電信號(hào), 這不僅便于測量, 而且能保證系統(tǒng)輸出信號(hào)與容積流量呈線性關(guān)系, 因此顯示儀表不需要采取刻度線性化措施, 這不但易于與計(jì)算機(jī)配合使用, 而且便于提高流量積算值的精確度;
( 3)量程變化范圍大;
( 4 )測量精度達(dá)到0. 5% 以上, 反應(yīng)靈敏, 能測定正、反方向的流量, 可以測脈動(dòng)流量, 其輸出信號(hào)適于作為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量信號(hào);
( 5 )可測管道口徑范圍大, 測量流體的容積流量, 不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響。
四、管道電磁流量計(jì)在化工企業(yè)中的應(yīng)用使用
管道電磁流量計(jì)的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的, 不能低于閾值(即下限值)。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測量誤差直至不能使用, 超過閾值即使變化也可以測量, 示值誤差變化不大, 通用型管道電磁流量計(jì)的閾值在10- 4 ~ ( 5 ∀ 10- 6) S / cm 之間, 視型號(hào)而異。工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10 - 4S / cm, 酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10 - 4 ~ 10- 1S / cm之間, 使用不存在問題, 低度蒸餾水為10- 5S / cm 也不存在問題。管道電磁流量計(jì)不能測量電導(dǎo)率很低的液體。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低, 認(rèn)為不能使用, 然而實(shí)際工作中會(huì)遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實(shí)例, 這類雜質(zhì)對增加電導(dǎo)率有利。對于水溶液, 資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在得的要高, 也有利于流量測量。
五、安裝時(shí)注意事項(xiàng)及技巧
1. 管道電磁流量計(jì)安裝前, 必須核實(shí)管道電磁流量計(jì)測量范圍、口徑、耐溫、耐壓等數(shù)值是否與所安裝的管道及流體情況相符, 特別注意變送器的耐壓密封性, 當(dāng)不能確認(rèn)變送器是否進(jìn)行過耐壓密封試驗(yàn)時(shí), 應(yīng)對變送器進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。對變送器進(jìn)行鉻*壓力的1. 25 ~ 1. 5 倍的壓力5分鐘, 若無泄漏則認(rèn)為合格。
2. 變送器可裝在垂直或水平管道上, 但應(yīng)避免安裝在管道內(nèi)呈負(fù)壓或可能有相分離的地方。當(dāng)工藝管道內(nèi)徑與變送器管道內(nèi)徑不完全相同時(shí), 允許在變送器的兩端安裝圓錐角不大于15 的漸擴(kuò)或漸縮管。為了變送器的安全, 可在緊靠變送器的管道上增加支撐。
3. 安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)變送器的口徑、重量和尺寸選擇合適的吊裝調(diào)設(shè)備。吊裝變送器的繩鏈應(yīng)連接合理, 注意吊裝用具不要磨、碰變送器襯里, 不可任意選擇承吊點(diǎn)。禁止用手直接抓住表頭搬運(yùn)。
4. 為便于在現(xiàn)場校正儀表零點(diǎn)和檢查變送器的干擾大小, 并便于檢修, 變送器兩端應(yīng)裝閥門并有旁路。
5. 變送器和轉(zhuǎn)換器安裝地點(diǎn)應(yīng)避免有較強(qiáng)的交、直流磁場; 或有劇烈的振動(dòng)。
6. 變送器外殼與金屬管道兩端應(yīng)有良好的接觸并接地; 不能用法蘭代替連線, 必須使用專用金屬導(dǎo)線連接, 以保證穩(wěn)定測量。
7. 轉(zhuǎn)換器應(yīng)盡可能靠近變送器安裝, 為避免信號(hào)干擾, 變送器與轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào)必須用屏蔽導(dǎo)線傳輸。
8. 當(dāng)流量計(jì)為傾斜或垂直安裝, 流向應(yīng)自下而上。流體流動(dòng)方向應(yīng)與流量計(jì)標(biāo)志的方向一致。
9. 安裝的管道, 要保證測量管道內(nèi)始終充滿被測介質(zhì), 防止空管。流量計(jì)不要安裝在有負(fù)壓的管道段, 以防止襯里材料脫落。
六、注意信號(hào)傳輸電纜長度變送哭與轉(zhuǎn)換器之間的連接
電纜愈短愈好。但有些現(xiàn)場受安裝環(huán)境位置的限制, 轉(zhuǎn)換器與變送器的距離較遠(yuǎn), 這時(shí)要考慮連接電纜的*大長度問題。實(shí)際使用中, 當(dāng)被測流體的電導(dǎo)率是在一定的范圍之間,因此就決定了電*與轉(zhuǎn)換器之間電纜的*大長度。當(dāng)電纜長度超過*大長度時(shí), 由電纜分布電容引起的負(fù)載效應(yīng)就成了問題。為防止這種情況發(fā)生, 使用雙芯兩層屏蔽電纜, 由轉(zhuǎn)換器提供低阻抗電壓源使內(nèi)側(cè)屏蔽與芯線得到相同的電壓, 以形成屏蔽, 即使芯線與屏蔽之間有分布電容存在, 但芯線與屏蔽是同電位, 則兩者之間就無電流通過, 也無電纜的負(fù)載效應(yīng)存在, 因此可延長信號(hào)電纜*大長度。另外, 還可用特殊信號(hào)傳輸電纜延長轉(zhuǎn)換器與變送器之間的*大長度。
七、故障診斷及排除方法
在正常工作條件下, 管道電磁流量計(jì)很少發(fā)生故障。但儀表或管道安裝不當(dāng)會(huì)引起流量計(jì)故障, 此時(shí)應(yīng)*先檢查流量計(jì)外部情況有否損傷,電纜連接是否完好, 電網(wǎng)電壓是否正常, 管道是否泄漏或處于非滿管狀態(tài), 傳感器勵(lì)磁線圈與外殼之間的絕緣是否良好等等, 切勿盲目拆修流量計(jì)。管道電磁流量計(jì)的*常見故障是變送器導(dǎo)管連接部分泄漏。如發(fā)現(xiàn)法蘭一側(cè)有泄漏, 則可將對應(yīng)的另一側(cè)法蘭螺栓每次松半扣, 同時(shí)相應(yīng)地上緊泄漏側(cè)法蘭螺栓。直至不漏為止。如襯里損壞, 則應(yīng)拆下進(jìn)行相應(yīng)修理。
管道電磁流量計(jì)不受溫度、壓力、粘度等外界因素的影響, 污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導(dǎo)電能力等特性, 測量污水的流量, 管道電磁流量計(jì)是一個(gè)很好的選擇。它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。安裝、操作、維護(hù)方便, 測量系統(tǒng)采用智能化設(shè)計(jì), 整體密封加強(qiáng), 能在較惡劣的環(huán)境下正常工作。水和污水行業(yè), 管道電磁流量計(jì)尤其是大口徑管道電磁流量計(jì)具有很大優(yōu)勢, 得到了非常普遍的應(yīng)用。

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