電磁流量計在燒堿中的應用

氯堿燒堿生產(chǎn)過(guò)程中的液體介質(zhì)多為腐蝕性較強電解質(zhì)，如鹽水、鹽酸、燒堿、次氯酸鈉等；這種強腐蝕性生產(chǎn)工藝環(huán)境及電磁流量計抗腐蝕方面的優(yōu)點(diǎn)，決定了電磁流量計在氯堿燒堿工序中正被廣泛地應用。為實(shí)現流量的準確、可靠測量，節約投資成本，電磁流量計的正確選型顯得尤為重要。下面，作者就氯堿燒堿生產(chǎn)過(guò)程中電磁流量計設計選型及應用方面的體會(huì )和經(jīng)驗作些總結。

 

二、電磁流量計的工作原理

電磁流量計的測量原理是基于法拉*電磁感應定律：即導體介質(zhì)在磁場(chǎng)介質(zhì)中切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。如圖1所示，導電介質(zhì)在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測量管內流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應電勢，電動(dòng)勢的方向按“弗來(lái)明右手規則”，其感應電勢E為：E=KBVD式中：E---感應電動(dòng)勢（與流速成正比）；K---比例常數；B---磁場(chǎng)強度（線(xiàn)圈電感）；V---測量管內介質(zhì)的平均流速；D---電*間距（測量管的內徑）

測量流量時(shí)，其感應電勢通過(guò)二個(gè)與介質(zhì)直接接觸的測量電*檢測出來(lái)，并通過(guò)電纜送至轉換器進(jìn)行智能化處理，然后在LCD上顯示或轉換成標準信號4～20mA和0～1kHz輸出。

 

圖一 電磁流量計工作原理圖

 

三、流量計口徑的確定

電磁流量計能夠測量較寬流量(流速)范圍的流體，通常為流速0.3～10.0m/s；流量計的口徑一般等于工藝管道口徑，亦可小于或大于工藝管道口徑。流量計口徑的確定主要是根據工藝上的體積流量，結合工藝管道的尺寸，兼顧測量準確性、經(jīng)濟性和耐用性方面考慮，選擇合適的流量計口徑，使通過(guò)傳感器的流體平均流速在合適的范圍內，推薦使用的流速范圍一般為1.0～5.0m/s。在這個(gè)范圍內，流量計測量精度高、線(xiàn)性好、壓損小，介質(zhì)對流量計襯里和電*的磨損也相對較小些。此外，對于含有固體懸浮顆粒的流體介質(zhì)，推薦使用的流速范圍為1.0～3.0m/s，這樣有助于避免流速過(guò)高造成固體懸浮顆粒對流量計襯里和電*的過(guò)快磨損，延長(cháng)使用壽命，如鹽泥流量；而對于易結晶、黏度稍大或有沉積物的流體介質(zhì)，可適當地提高流速，推薦使用的流速范圍為3.0～5.0m/s，這樣有助于測量電*的自清潔、防止電*粘附，如50%燒堿流量。

流速、流量與口徑三者關(guān)系如下式：V=354Q/D2

式中：V---流速，m/s；Q---流量，m3/h；D---口徑，mm。

例如，在燒堿電解工序中，進(jìn)電解槽的鹽水流量計量程為0～50m3/h，工藝管道口徑為DN100；當電磁流量計的口徑分別選擇DN100和DN80時(shí)，根據上述公式計算，鹽水的流速分別為1.77m/s和2.76m/s；計算結果均在推薦使用的流速范圍，但從經(jīng)濟性方面考慮，選擇DN80口徑的流量計要比選擇DN100口徑的流量計可節約1/4～1/5的投資成本，此時(shí)，應該選用DN80口徑的流量計。

 

四、流量計測量電*、襯里材料的選型及應用<

1、測量電*材料的選型及應用

電磁流量計的測量電*是與工藝介質(zhì)直接接觸的較少金屬材料，其作用是與導線(xiàn)連接將測量管中產(chǎn)生的微弱感應電動(dòng)勢傳輸到轉換器中的檢測單元。由于電磁流量計的電*部分處于工作磁場(chǎng)中，為防止磁力線(xiàn)在電*上集中，電*材料必須使用非導磁的金屬材料；并根據工況介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率（mm/a，即每年被腐蝕掉的金屬厚度）來(lái)確定不同的工況介質(zhì)選擇不同的金屬材料。下面通過(guò)圖表一的方式介紹在氯堿燒堿工序中常用的幾種電*材料及其使用范圍。

 

2、測量管襯里材料的選型及應用

電磁流量計正常工作的基本條件之一，是測量管內壁除電*處外，其它地方的法向電流為零。為滿(mǎn)足這一條件，好簡(jiǎn)單的方法是將導電的金屬測量管內壁和法蘭端面襯以絕緣襯里。通俗地講，用絕緣襯里的目的是防止感應信號電壓被金屬管短路，可見(jiàn)絕緣襯里在電磁流量計應用中的作用十分重要。由于被測導電介質(zhì)的流體種類(lèi)繁多，它們的物理化學(xué)特性也不盡相同，不可能用一種絕緣材料的襯里來(lái)滿(mǎn)足所有應用電磁流量計的測量流體介質(zhì)的物理化學(xué)特性要求；因此，在襯里材料的選型上，應重點(diǎn)考慮測量介質(zhì)對襯里的耐溫度、熱沖擊、高壓、負壓、磨損、腐蝕、粘結、附著(zhù)等方面的要求。下面通過(guò)圖表二的方式介紹常見(jiàn)的電磁流量計測量管襯里材料的主要性能特點(diǎn)及適用范圍。