流量計在化工生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？

流量是化工生產(chǎn)中重要的測定參數(shù)之一,，就測量導(dǎo)電液體流量而言,，不管目的是監(jiān)控還是計量，EMF都能做到測量穩(wěn)定,、可靠,、精度高、易維護(hù),。在儀表選型和使用時,，筆者結(jié)合實際應(yīng)用總結(jié)一些要點介紹給大家供參考。

1 EMF的特點

1）結(jié)構(gòu)簡單,，EMF的測量管道是一段無阻流擾動件或節(jié)流件的光滑直管,，不易發(fā)生堵塞、磨損等問題,。因此,，EMF特別適用于含固體顆粒或纖維的液固兩相流體,，如紙漿,、泥漿、礦漿,、煤水漿和污水等,。
 
圖1測量原理

2）由于沒有節(jié)流件，儀表幾乎無壓力損失,，僅消耗10～20W的電功率,，這點與節(jié)流的差壓式流量計相比，其節(jié)能效果成為EMF發(fā)展的一大優(yōu)勢,。

3）EMF所得的體積流量,，實際上不受流體密度,、粘度,、溫度,、壓力、雷諾數(shù)以及在一定范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化的影響,。

4）EMF測量范圍很大,，通常為20∶1～50∶1，每個量程又可從2%～100%線性測量,，EMF的測量范圍可涵蓋紊流和層流兩種速度分布狀態(tài),，這是其他流量計不能與之相比擬的。

5）測量原理是線性的,，測量度高,，反應(yīng)速度快，可測脈動流量和快速累積總量,，可測正反雙向流量,，傳感器前后直管段要求低。

6）耐腐蝕性能好,，使用可靠,，維護(hù)方便，壽命長,。

但是,，EMF不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等,；不能測量氣體,、蒸汽、和含有較多較大氣泡的液體,；受襯里材料和電極絕緣材料的溫度限制,，不能測量較高溫度的液體。

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2EMF的工作原理

EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,，即導(dǎo)體在磁場中切割磁力運動時在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如圖1所示,，在EMF測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿,，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時,，則會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,，由管道內(nèi)部的兩個電極測量并引出感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠,，特氟隆等）實現(xiàn)流體與測量電極的電磁隔離,。假設(shè)電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場強度B（T）為恒定，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ue（V）正比于流體平均速度V（m/s），系數(shù)為k,，測量管內(nèi)徑L（m）為已知,，則體積流量Qv（m3/s）可通過如下公式計算：

EMF由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測量管上下裝有勵磁線圈,，通勵磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管,，一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢,，送到變送器,。勵磁電流則由變送器提供

3EMF的選型考慮關(guān)鍵：

在石油化工設(shè)計中，要選擇適合的流量儀表要考慮的因素很多,，具體到EMF的特點,，重點要求考慮四個方面的因素，即儀表性能,、流量特性,、安裝條件和環(huán)境條件。

3.1儀表性能

市場上EMF的功能差別也很大,，簡單的就只是測量單向流量,，只輸出模擬信號帶動后位儀表；多功能儀表有測雙向流,、量程切換,、上下限流量報警、空管和電源切斷報警,、小信號切除,、流量顯示和總量計算、自動核對和故障自診斷,、與上位機通信和運動組態(tài)等,。有些型號儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統(tǒng),、PROFTBUS,、Modbus、FF現(xiàn)場總線等,。

EMF的口徑范圍比其他品種流量儀表寬,，如E+H公司提供W、P,、H三種類型的傳感器,，分別應(yīng)用于水和污水行業(yè)（W型），化工,、食品行業(yè)（P型）,，食品、制藥行業(yè)（H型），口徑范圍從2毫米到2米,。變送器可提供10,、50、23,、53多種選擇，10針對于水行業(yè)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型,，50為普通型,，53為增強型，23為兩線制,。精度可有0.5%,，0.2%兩種選擇?？蓽y正反雙向流量,，也可測脈動流量。

用于易粘附,、沉積,、結(jié)垢等介質(zhì)，流速要求應(yīng)不低于2m/s,，提高到3～4m/s或以上,，起到自清洗、防止粘附沉積等作用,。用于礦漿等磨蝕性強的流體,，流速應(yīng)低于2～3m/s，以降低襯里和電極的磨損,。襯里,、電極和接地環(huán)材料的選擇也很關(guān)鍵，可查閱適合不同介質(zhì)的有關(guān)“材料手冊”,，如《自控常用材料器件手冊》,。

3.2流體特性

使用EMF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EMF的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間,，視型號而異。使用時還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號線長度及其分布電容,，制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對應(yīng)的信號線長度,。

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,。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，然而實際工作中會遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實例,，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)率是用純水配比在實驗室測得的,，實際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比,，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測量,。

3.3安裝條件

按EMF自身的轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類,，有分離型和一體型兩種。如在污水廠中大口徑流量計傳感器大多安裝在地下,，所以建議選擇IP68（防塵防潛水級）,，如果安裝在地上，建議選擇IP67（防塵防濺水級）,。小口徑以一體式為多,。通常EMF對安裝場所要求有：

a.測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所,；測量雙組分液體時,，避免裝在混合尚未均勻的下游；測量化學(xué)反應(yīng)管道時,，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游,；盡量滿足前后直管段分別不小于5D和2D；

b.盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓,；
c.選擇震動小的場所,，特別對一體型儀表；
d.避免附近有大電機,、大變壓器等,，以免引起電磁場干擾；
e.易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所,；
f.盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體,；
g.盡可能避免受陽光直照

3.4環(huán)境條件

一般儀表應(yīng)用于爆炸性危險環(huán)境應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1《爆炸性環(huán)境電氣設(shè)備通用要求》的規(guī)定，選擇適應(yīng)使用場所環(huán)境的氣氛,、爆炸性混合物的分級分組,、設(shè)備類型以及其他安全規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)的儀表,。另外，外界磁場,、電氣干擾,、環(huán)境溫度和濕度也是EMF選型的考慮要點。

4結(jié)束語

EMF使用方便,，維護(hù)量小,，主要是電極的清洗和更換，也有無電極型的EMF幾乎無需維護(hù),。當(dāng)然對EMF定期進(jìn)行在線標(biāo)定和檢查也是非常必要的,。只要對EMF性能、特點有了全面深入的了解,，有了應(yīng)付各種工況的策略，EMF一定會成為化工測量中的得力助手,。

公司名稱：北京精誠華泰儀表有限公司
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