青海鹽湖集團(tuán)化工分公司是青海鹽湖工業(yè)股份有限公司的子公司,公司主要生產(chǎn)合成氨、尿素、PVC、鉀堿、甲醇等,其中合成氨裝置的脫碳工序zui為復(fù)雜。由于此工序聯(lián)鎖較多所以要求儀表測量精度要高,熱鉀堿溶液導(dǎo)電率較高,所以選用電磁流量計zui為合適,它主要是通過液體的導(dǎo)電性來準(zhǔn)確測量熱鉀堿溶液(貧液及半貧液)的循環(huán)量,使之按一定的比率充分吸收工藝氣中的CO2氣,以保證后工序合成氣的凈化度,不使甲烷化爐溫度超標(biāo)而造成停車。希望通過作者的實踐對電磁流量計作出比較具體的介紹。
1.電磁流量計介紹
電磁流量計是測速式流量計,適用于具有導(dǎo)電性液體體積流量的測量。流量傳感器測量通道內(nèi)壁涂有防腐層,在測量通道內(nèi)無任何固定或可動的節(jié)流部件,對流體無壓力損失,其輸出特性與被測液體的密度、黏度、流動狀態(tài)無關(guān),可用于測量有腐蝕性或帶有固體微粒的流體及漿狀物料。但是,它不能測量氣體、蒸汽和非導(dǎo)電性液體。
2.電磁流量計的工作原理
磁力線方向運(yùn)動時,導(dǎo)體受磁場感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢E(即發(fā)電機(jī)工作原理)。傳感器測量通道內(nèi)的磁場是由安裝在測量通道外殼壁上的勵磁線圈在勵磁電流作用下產(chǎn)生的交變磁場。檢測元件為兩根電極棒,分別安裝在傳感器殼體兩側(cè)的棒孔部位,且兩極棒各有一端頭在傳感器通道內(nèi)壁處,與通道內(nèi)流體保持良好的電氣接觸。
當(dāng)導(dǎo)電流體經(jīng)傳感器通道時,導(dǎo)電流體流向垂直于磁力線方向,流體流動時切割磁力線,在導(dǎo)電流體中有感應(yīng)電勢E產(chǎn)生,感應(yīng)電勢與流速之間的關(guān)系式為:E=KBVD
式中:E=KBVD
式中:E一感應(yīng)電勢,V;
K一系數(shù);
B一交變矩形波磁感應(yīng)強(qiáng)度,T;
D一傳感器通道的內(nèi)徑,M
流體在通道內(nèi)的平均流速,m/s
由式可知,感應(yīng)電勢與流體的平均流速成正比關(guān)系,所以說電磁流量計屬測速式流量計。流體所感應(yīng)的電勢由兩支與液體接觸的電極檢出,并傳送至轉(zhuǎn)換器,由轉(zhuǎn)換器完成信號放大,并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號輸送至顯示器和累計單元。
電磁流量計的特性與被測介質(zhì)的物性和壓力、溫度無關(guān),電磁流量計經(jīng)出廠前的校準(zhǔn)后,在測量導(dǎo)電性介質(zhì)的流量時,所測得的體積流量示值無需進(jìn)行修正。信號轉(zhuǎn)換器的輸出是以頻率輸出,轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)是:無論傳感器的口徑及測量范圍,其輸出為標(biāo)準(zhǔn)頻率,即1m/s流速轉(zhuǎn)換為1000脈沖/s,當(dāng)被測液體流速為2.304m/s時,其輸出頻率為2.304kHz(1)。
3.本項目電磁流量計(IMT25)機(jī)構(gòu)及使用方法的介紹
電磁流量計是由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器(也叫顯示器)兩大部分組成。測量管上下裝有激磁線圈,通激磁電流后產(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,送到轉(zhuǎn)換器。激磁電
流則由轉(zhuǎn)換器提供。如圖2所示;
3.1找動開關(guān)設(shè)置
在改變IMT25的開關(guān)設(shè)定之前必須切斷其電源。對于采用內(nèi)部電源的情況(回路由變送器自身供電),按下圖3中顯示為黑色的那些開關(guān)的低端。對于外部電源(回路電源在變送器的外部),則按下圖3中顯示為白色的那些開關(guān)的低端。
3.2寫保護(hù)開關(guān)
位于與變送器蓋板相連的接線用印刷線路板上的作為寫保護(hù)使用的DIP開關(guān)用來防止意外地改變變送器組態(tài)或使累加器復(fù)位。功能通常只在受到監(jiān)控的物料輸送操作中使用,或者用在因任何理由希望確保系統(tǒng)組態(tài)及累加值不被改變的場合中。因此,這些開關(guān)通常被置于“不起用”的位置(也是出廠前設(shè)定的缺省值)。如果將開關(guān)轉(zhuǎn)到“起用”的位置,便能起到上述的保護(hù)作用。
3.3與數(shù)字式輸出電路的連接
變送器的數(shù)字輸出信號引線可以連接到I/A系列的系統(tǒng)中。輸出信號是加載在420毫安(回路)線上的。這個程序只涉及變送器與系統(tǒng)之間的接線。現(xiàn)場接線的zui大長度為600米(2000英尺)。信號的輸出功率是由FBM輸入模塊提供的。
導(dǎo)管走向向下避免水分積聚在接線盒中。任何不用的導(dǎo)管開口都應(yīng)加以悶塞。HART通信裝置或裝載在PC機(jī)上的組態(tài)器可以連接在變送器現(xiàn)場接線端到外部負(fù)載之間的任何位置,或連接到另外配供的IO孔口上。如圖3所示;
4.電磁流量計的安裝要求
(1)傳感器的使用條件時流經(jīng)測量通道內(nèi)的液體必須處在充滿狀況,傳感器安裝位置應(yīng)優(yōu)選在垂直管道上,且垂直管道內(nèi)液體必須是自下而上流動,傳感器不可安裝在工藝管路zui高水平管段上,管段zui高處易聚集氣體,在水平或傾斜的工藝管路上安裝傳感器上游側(cè)直管段不可小于5D,下游直管段不小于2D。傳感器安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場,安裝位置附近應(yīng)無動力設(shè)備或磁力啟動器等。
(2)傳感器與工藝管道之間采用法蘭連接,緊固嫘栓時不可擰得過緊,否則會損壞傳感器法蘭口聚四氟乙烯涂層。建議用力矩扳手緊固螺母,其zui大力矩參照表。水平或傾斜工藝管道上安裝。其兩支檢測電極應(yīng)處于水平位置,不允許處在工藝管道的正上方或正下方的位置,口徑大于300mm的傳感器應(yīng)專設(shè)支架支撐。
(3)傳感器對外界電磁于擾比較敏感,為了消除電磁干擾和使用安全,應(yīng)將傳感器外殼、被測介質(zhì)和工藝管道三者連成等電位,并要求獨(dú)立接地,接地電阻小于10Ω。因外界存在的電磁場感應(yīng)電流、絕緣故障漏電流和危險區(qū)域采用的電位平衡器所產(chǎn)生的電位平衡電流會沿著金屬管道和工藝介質(zhì)流動,這些電流在傳感器的電極上會產(chǎn)生千擾電壓,其電壓等級遠(yuǎn)超過電極所測得的感應(yīng)電勢,因此,要求將傳感器外殼、被測介質(zhì)和工藝管道三者必須連成等電位,并接地,以消除外界干擾。
(4)電磁流量計供貨通常根據(jù)工藝管道材質(zhì)配置接地環(huán),接地環(huán)材質(zhì)為耐腐蝕不繡鋼,接地環(huán)長約30mm的圓管管頸。工藝管道為了防腐常采用塑料管或在金屬管道內(nèi)涂絕緣防腐漆或村里,而電磁流量計常常應(yīng)用在防腐蝕較強(qiáng)的場合。對于絕緣材質(zhì)管道或管道內(nèi)涂絕緣層的管道,僅用接地線將法蘭連接起來的辦法是不可能實現(xiàn)等電位接地的,應(yīng)采取特殊措施,在傳感器兩端法蘭口處各裝一只接地環(huán),把接地環(huán)圓管頸插入法蘭口內(nèi),使接地環(huán)與管內(nèi)液體有良好的電氣接觸,再用接地線將法蘭與接地環(huán)連接起來。接地連接線應(yīng)選用16mm2多股銅芯線。
(5)信號轉(zhuǎn)換器安裝位置應(yīng)盡可能靠近傳感器安裝,有利于減小外部電磁干擾對信號傳輸線的影響和信號強(qiáng)度的損失。通常使用制造廠提供的5m長度的屏蔽信號電纜將轉(zhuǎn)換器與傳感器連接起來。廠家提供的屏蔽信號電纜有兩種型號,一種為單層屏蔽信號電纜。另一種為三層屏蔽信號電纜。兩種型號電纜的接地方式是有區(qū)別的,應(yīng)根據(jù)道貨的電纜決定屏蔽接地方式。
(6)如果信號電纜為單層屏蔽,要求外屏敲層為一端接地,接地端接于傳感器端子1,三芯電纜中的兩根線為信號線,分別接于2、3端子,另一根芯線作為內(nèi)屏蔽線,內(nèi)屏敲應(yīng)兩端接地,屏蔽線的兩端應(yīng)分別接在傳感器和轉(zhuǎn)換器的1端子上,如圖所示。如果到貨電纜為三層屏蔽信號電纜,則按圖(b)所示接線,zui外層屏蔽層(鐵質(zhì))為一端接地,接于傳感器1端子,第二層為內(nèi)屏蔽層(銅質(zhì)),屏蔽層兩端分別接于傳感器和轉(zhuǎn)換器的1端子,兩根芯線屏蔽層為一端接地,分別接于轉(zhuǎn)換器20、30端子。
(7)另外,在轉(zhuǎn)換器于傳感器之間還有一根供電電纜,是轉(zhuǎn)換器給傳感器激勵線閑提供交交脈動電流用的專用電纜。為避免直流磁場對導(dǎo)電液體產(chǎn)生極化現(xiàn)象,給測量精確度帶來影響,電磁流量計通常采用交變電流勵磁,產(chǎn)生交變磁場。
5.結(jié)束語
化工裝置的計量體系需要準(zhǔn)確的流量計,以保證各種溶液的配比平衡以及后工序安全穩(wěn)定運(yùn)行。電磁流量計的變送器結(jié)構(gòu)簡單,沒有可動部件,也沒有任何阻礙流體流動的節(jié)流部件,所以當(dāng)流體通過時不會引起任何附加的壓力損失,同時它不會引起諸如磨損,堵塞等問題,特別適用于測量帶有固體顆粒的礦漿,污水等液固兩相流體,以及各種粘性較大的漿液等.同樣,由于它結(jié)構(gòu)上無運(yùn)動部件,故可通過附上耐腐蝕絕緣村里和選擇耐腐材料制成電極,起到很好的耐腐蝕性能,使之可用于各種腐蝕性介質(zhì)的測量中。因此電磁流量計對于熱鉀堿溶液流量的測量來說是一種比較理想的計量儀表,可以在化工以及其它行業(yè)中**推廣。
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在造紙廠流量測量中電磁流量計的應(yīng)用
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井下電磁流量計檢定裝置的研制與應(yīng)用
