泥漿流量計在選型時(shí)應關(guān)注的相關(guān)產(chǎn)品參數及工況條件

1、應用概況
泥漿流量計應用領(lǐng)域廣泛。泥漿流量計不受溫度、壓力、粘度等外界因素的影響，測量管內部無(wú)收縮或凸出部分的造成的壓力損失，另外，流量元件檢測出的*初信號，是一個(gè)與流體平均流速成精確線(xiàn)性變化的電壓，它與流體的其他性質(zhì)無(wú)關(guān)，具有很大的優(yōu)越性。大口徑儀表較多應用于給排水工程。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場(chǎng)所，如測量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色冶金業(yè)礦漿、選煤廠(chǎng)煤漿、化學(xué)工業(yè)強腐蝕液以及鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制和監漏，長(cháng)距離管道煤水力輸送流量測量和控制。小口徑、微小口徑常用于醫藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛生要求場(chǎng)所。
2、精度等級和功能
市場(chǎng)上通用型性能有較大差別，有些精度高、功能多，有些精度低、功能簡(jiǎn)單。精度高儀表基本誤差為（±0.5%～±1%）R，精度低儀表則為（±1.5%～±2.5%）FS，兩者價(jià)格相差1～2倍。測量精度要求不很高場(chǎng)所（例如非貿易核算僅以控制為目，求高可*性和優(yōu)良重復性場(chǎng)所）選用高精度儀表經(jīng)濟上是不合算。
有些型號泥漿流量計聲稱(chēng)有更高精確度，基本誤差僅（±0.2%～±0.3%）R，但有嚴格安裝要求和參比條件，例如環(huán)境溫度20～22℃，前后置直管段長(cháng)度要求分別大于10D,3D（通常為5D,2D）提出流量傳感器要與前后置直管組成一體流量標準裝置上作實(shí)流校準，以減少夾裝不善影響。多種型號選擇比較時(shí)不要單純只看高指標，要詳細閱讀制造廠(chǎng)樣本或說(shuō)明書(shū)做綜合分析。市場(chǎng)上泥漿流量計功能差別也很大，簡(jiǎn)單就測量單向流量，只輸出模擬信號帶動(dòng)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(dòng)核對和故障自診斷、與上位機通信和運動(dòng)組態(tài)等。有些型號儀表串行數字通信功能可選多種通信接口和專(zhuān)用芯片（ASIC），以連接HART協(xié)議系統、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF現場(chǎng)總線(xiàn)等。

3、流速、滿(mǎn)度流量、范圍度和口徑 選定儀表口徑不一定與管徑相同，應視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同液體，管道流速一般是經(jīng)濟流速1.5～3m/s。泥漿流量計用這樣管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。
滿(mǎn)度流量時(shí)液體流速可1～10m/s范圍內選用，范圍是比較寬。上限流速原理上是不受限制，通常建議不超過(guò)5m/s，襯里材料能承受液流沖刷，實(shí)際應用很少超過(guò)7m/s，超過(guò)10m/s則更為罕見(jiàn)。滿(mǎn)度流量流速下限一般為1m/s，有些型號儀表則為0.5m/s。有些新建工程運行初期流量偏低或流速偏低管系，從測量精度角度考慮，儀表口徑應改用小于管徑，以異徑管連接之。用于有易粘附、沉積、結垢等物質(zhì)流體，選用流速不低于2m/s，*好提高到3～4m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強流體，常用流速應低于2～3m/s ，以降低對襯里和電*磨損。 測量接近閾值低電導液體，盡可能選定較低流速（小于0.5～1m/s），因流速提高流動(dòng)噪聲會(huì )增加，而出現輸出晃動(dòng)現象。 EMF范圍度是比較大，通常不低于20，帶有量程自動(dòng)切換功能儀表，可超過(guò)50～100。國內可以提供定型產(chǎn)品口徑從10mm到3000mm，隨然實(shí)際應用以中小口徑居多，但與大部分其他原理流量?jì)x表（如容積式、渦輪式、渦街式或科里奧利質(zhì)量式等）相比，大口徑儀表占有較大比重。某企業(yè)近萬(wàn)臺儀表中，50mm以下小口徑、65～250mm中口徑、300～900mm大口徑、1000mm以上超大口徑分別占37%、45%、15%和3%。
4、液體電導率
使用泥漿流量計前提是被測液體必須是導電，不能低于閾值（即下限值）。電導率低于閾值會(huì )產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過(guò)閾值變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型EMF閾值10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉換器間流量信號線(xiàn)長(cháng)度及其分布電容，制造廠(chǎng)使用說(shuō)明書(shū)中通常規定電導率相對應信號線(xiàn)長(cháng)度。非接觸電容耦合大面積電*儀表則可測電導率低至5×10-8S/cm液體。 工業(yè)用水及其水溶液電導率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液電導率10-4～10-1S/cm之間，使用不存問(wèn)題，低度蒸餾水為10-5S/cm存問(wèn)題。石油制品和有機溶劑電導率過(guò)低就不能使用。表1列出若干液體電導率。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低，認為不能使用，實(shí)際工作中會(huì )遇到因含有雜質(zhì)而能使用實(shí)例，這類(lèi)雜質(zhì)對增加電導率有利。水溶液，資料中電導率是用純水配比實(shí)驗室測，實(shí)際使用水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導率將比查要高，也有利于流量測量。表1 若干液體20℃時(shí)電導率 液體名稱(chēng) 電導率 液體名稱(chēng) 電導率液體名稱(chēng) 電導率 石油 （3～5）×10-13 丙酮 （2～6）×10-8 純水，高度蒸餾水4×10-8 苯 7.6×10-8 液氨 1.3×10-7 甲醇 (4.4～7.2)×10-7 飲用水 ≈10-4 海水 ≈4×10-2 硫酸（5%～99.4%）（2.1×10-1）～（8.5×10-3）氨水（4%～30%） （1×10-3）～（2×10-4）氫氧化鈉（4%～50%）（1.6×10-1）～（8×10-2）食鹽水（2.5%） 2×10-1 使用經(jīng)驗，實(shí)際應用液體電導率*好要比儀表制造廠(chǎng)規定閾值至少大一個(gè)數量級。制造廠(chǎng)儀表規范規定下限值是各種使用條件較好狀態(tài)下可測量*低值。是受到一些使用條件限制，如電導率均勻性、連接信號線(xiàn)、外界噪聲等，否則會(huì )出現輸出晃動(dòng)現象等。我們就多次遇到測量低度蒸餾水或去離子水，其電導率接近閾值5×10-6S/cm，使用時(shí)出現輸出晃動(dòng)。
5、液體中含有混入物
混入成泡狀流微小氣泡仍可正常工作，但測是含氣泡體積混合體積流量；如氣體含量增加到形成彈（塊）狀流，因電*可能被氣體蓋住使電路瞬時(shí)斷開(kāi)，出現輸出晃動(dòng)不能正常工作。含有非鐵磁性顆?；蚶w維固液雙相流體同樣可測二相體積流量。固體含量較高流體，如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等實(shí)際上已屬非牛頓流體。固體載體液中一起流動(dòng)，兩者之間有滑動(dòng)，速度上有差別，單相液體校驗儀表用于固液雙相流體會(huì )產(chǎn)生附加誤差。還未見(jiàn)到EMF應用于固液雙相流體中固形物影響系統實(shí)驗報告，但國外有報告稱(chēng)固形物含量有14%時(shí)誤差3%范圍以?xún)?；我國黃河水利委員會(huì )水利科學(xué)研究所實(shí)驗報告稱(chēng)，測量高沙含量水流量，含沙量體積比17%～40%（沙中值粒徑0.35mm），儀表測量誤差小于3%。 漿液內有較大顆粒擦過(guò)電*表面，頻率較低矩形激磁泥漿流量計中會(huì )產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲，使流量信號不穩，就要選用較高頻率儀表或有較強抑制漿液噪聲能力泥漿流量計，也可選用市電交流激磁儀表或雙頻激磁儀表。含有鐵磁性物質(zhì)流體對于泥漿流量計，因測量管內磁導率受鐵磁體不同含量而變化，會(huì )產(chǎn)生測量誤差。但磁路中置有磁通檢測線(xiàn)圈補償EMF，可減小混入鐵磁體影響。水中含有液固重量比約4：1，顆粒度≤0.15mm鐵精礦石礦漿，以80mm口徑儀表作清水和漿液對比流量試驗，通常儀表示值變化7%～10%，裝有磁通檢測線(xiàn)圈儀表，示值誤差±2%FS以?xún)取?對含有礦石顆粒礦漿應用，應注意對傳感器襯里磨損程度，測量管內徑擴大會(huì )產(chǎn)生附加誤差。這種場(chǎng)合應選用耐磨性較好陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里，同時(shí)建議傳感器安裝垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水平安裝下半部局部磨損嚴重缺點(diǎn)。也可以傳感器進(jìn)口端加裝噴嘴形護套，相對延長(cháng)使用期。
6、附著(zhù)和沉淀
測量易管壁附著(zhù)和沉淀物質(zhì)流體時(shí)，若附著(zhù)是比液體電導率高導電物質(zhì)，信號電勢將被短路而不能工作，若是非導電層則*先應注意電*污染，譬如選用不易附著(zhù)尖形或半球形突出電*、可更換式電*、刮刀式清垢電*等。刮刀式電*可傳感器外定期手動(dòng)刮出沉垢。國外產(chǎn)品曾有電*上裝超聲波換能器，以清除表面垢層，但現已少見(jiàn)。也有暫時(shí)斷開(kāi)測量電路，電*簡(jiǎn)短時(shí)間內流過(guò)低壓大電流，焚燒清除附著(zhù)油脂類(lèi)附著(zhù)層。易產(chǎn)生附著(zhù)場(chǎng)所可提高流速以達到自清掃目，還可以采取較方便易清洗管道連接，可不拆卸清洗傳感器。非接觸型電*泥漿流量計附著(zhù)非導電膜層，儀表仍能工作，但若為高導電層則同樣不能工作。
7、與流體接觸零部件材料選擇 與流體接觸傳感器零部件有襯里（或絕緣材料制成測量管）、電*、接環(huán)和密封墊片，其材料耐腐蝕性、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對流體適應性。零部件少，形狀簡(jiǎn)單，材料選擇靈活，電磁流量傳感器對流體適應性強。
（1）泥漿流量計的 襯里材料（或直接與介質(zhì)接觸測量管）常用襯里材料有氟塑料、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。近年有采用高純氧化鋁999.7%AI2O3)陶瓷制成襯里，但只限中小口徑傳感器。 氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體，如工業(yè)用水、廢污水及弱酸堿，價(jià)格*為低廉。氟塑料具有優(yōu)良耐化學(xué)腐蝕性，但耐磨性差，不能用于測量礦漿液。氟塑料中*早應用是聚四氟乙烯，因與測量管間僅*壓貼，無(wú)粘結力，不能用于負壓管道，后開(kāi)發(fā)各種改性品種，實(shí)現注塑成形，與測量管有較強結合力，可用于負壓，聚氨酯橡膠有*好耐磨耗性，但耐酸堿腐蝕性較差。它耐磨性相當于天然橡膠10倍，適用于煤漿、礦漿等；介質(zhì)溫度要低于40～60/70℃。氧化鋁陶瓷有*好耐磨耗性和對強酸堿耐磨腐蝕性，耐磨性約為聚氨酯橡膠10倍，適用于具有腐蝕性礦漿；但性脆，安裝夾緊時(shí)疏忽易碎，可用于較高溫度（120～140/180℃）但要防止溫度劇變，如通蒸汽滅菌，一般溫度突變不能大于100℃，升溫150℃ 要有10min時(shí)間。 通用型泥漿流量計幾種材料壓力溫度大體適用范圍可參閱圖4。
（2）泥漿流量計的 電*和接環(huán)材料 電*對測量介質(zhì)耐腐是選擇材料*先考慮因素，其次考慮是否會(huì )產(chǎn)生鈍化等表面效應和所形成噪聲。
 1）選擇耐腐蝕材料泥漿流量計電*耐腐蝕性要求很高，常用金屬材料有含鉬耐酸鋼Icr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蝕鎳基合金）B、C、鈦、鉭、鉑銥合金，幾乎可覆蓋全部化學(xué)液。此外還有適用于漿液等低噪聲電*，它們是導電橡膠電*、導電氟塑料電*和多孔性陶瓷電*，或包覆這些材料金屬電*。原則上電*材料選擇應從使用者借鑒該介質(zhì)其他設備應用實(shí)際和經(jīng)驗來(lái)確定。后要做必要實(shí)驗，如現場(chǎng)取液體樣品實(shí)驗室做待用材料腐蝕性試驗。*好實(shí)驗是現場(chǎng)掛片，這是*接近實(shí)際應用條件腐蝕性試驗，可以出比較可*能否適用結論。
 2）避免電*表面效應 電*耐腐蝕性是選擇材料重要因素，但候電*材料對被測介質(zhì)有很好耐腐蝕性，卻不一定就是適用材料，還要避免產(chǎn)生電*表面效應。電*表面效應分為表面化學(xué)反應、電化學(xué)和*化現象以及電*觸媒作用三個(gè)方面?；瘜W(xué)反應效應如電*表面與被測介質(zhì)接觸后，形成鈍化膜或氧化層。他們對耐腐蝕性能可能起到積*保護作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會(huì )被氧化，生成絕緣層。避免或減輕電*表面效應介質(zhì)------電*材料匹配，還沒(méi)有像腐蝕性那樣有充足資料可查，一些有限經(jīng)驗，尚待實(shí)踐中積累。 接環(huán)連接塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道流量傳感器兩端，他們耐腐蝕要求比電*低，充分有一定腐蝕，定期更換。通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大從經(jīng)濟上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接環(huán)。

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