郝繼運(yùn)

(莘縣華祥鹽化有限公司,山東 聊城 252429)

【儀表與自動化】

電磁流量計的選型與安裝

郝繼運(yùn)*

(莘縣華祥鹽化有限公司,山東 聊城 252429)

電磁流量計；工作原理；特點(diǎn)；選型;安裝;注意事項

介紹了電磁流量計的工作原理、性能特點(diǎn)及其在選型、安裝時應(yīng)注意的事項。

在莘縣華祥鹽化有限公司36萬t/a離子膜法燒堿技改項目實施過程中，燒堿、鹽酸、鹽水等介質(zhì)的流量采用電磁流量計進(jìn)行測量。該種流量計測量準(zhǔn)確、精度高、維護(hù)量少，在氯堿行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

1 測量原理

電磁流量計是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理來測量導(dǎo)電介質(zhì)的。由電磁感應(yīng)定律可知：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動而切割磁力線時，在導(dǎo)體中便會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。同理，導(dǎo)電的介質(zhì)在磁場中做垂直方向流動而切割磁力線時，也會產(chǎn)生感應(yīng)電勢。在管道直徑已確定并維持磁場強(qiáng)度不變的情況下，感應(yīng)電勢的大小與體積流量具有一定的線性關(guān)系，把此感應(yīng)電勢引出、放大，就能由儀表顯示介質(zhì)流量[1]。

2 特點(diǎn)

(1)優(yōu)點(diǎn)。①測量管與工藝管的口徑可以相同，管內(nèi)無可動部件及節(jié)流元件，沒有壓力損失，并且可以測量含有顆粒、懸浮物的介質(zhì)。②可以用來測量具有強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。③輸出信號不受介質(zhì)的物理性質(zhì)如壓力、黏度、溫度的影響，輸出信號與流量大小具有很好的線性關(guān)系。④測量范圍寬，流量比達(dá)1∶100，管徑可以做到3 m。

(2)缺點(diǎn)。①介質(zhì)溫度、壓力不影響信號輸出大小與精度，但是管道承壓及襯里性質(zhì)影響其使用范圍，一般使用壓力不超過4 MPa，溫度不超過150 ℃。②不能測量氣體、蒸汽和石油制品等非導(dǎo)電性介質(zhì)，要求介質(zhì)電導(dǎo)率大于5 μS/cm[1]。③根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電勢的大小跟介質(zhì)流速成正比，因此流速不能太低，一般要求流速下限為50 cm/s，當(dāng)流速不能達(dá)到要求時，可以通過縮徑的方式實現(xiàn)。

3 選型注意事項

3.1 環(huán)境條件

電磁流量計安裝分為兩種：一體式和分體式。

(1)現(xiàn)場和環(huán)境較好的條件下，一般選用一體式，即傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝成一體。

(2)分體式電磁流量計即傳感器和轉(zhuǎn)換器分開裝于不同地點(diǎn)，一般出現(xiàn)以下情況時選用分體式：①環(huán)境溫度或流量計轉(zhuǎn)換器表面受輻射溫度超過60 ℃;②管道振動較大的場合;③對傳感器的鋁殼嚴(yán)重腐蝕的場合;④現(xiàn)場濕度較大或有腐蝕性氣體的場合;⑤流量計裝在高空或不方便調(diào)試的場合。

3.2 防爆及防護(hù)等級

根據(jù)環(huán)境要求，選擇本安、隔爆或普通型的電磁流量計，并且滿足一定的防護(hù)等級，按規(guī)范進(jìn)行安裝，提高儀表的安全性。

3.3 電極材料

導(dǎo)電介質(zhì)在電磁流量計管內(nèi)通過時，在外加磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢，電極的作用就是把產(chǎn)生的電動勢引出來，然后放大、輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。電極直接跟介質(zhì)接觸，因此，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的電極，以免出現(xiàn)腐蝕。常用的電極材質(zhì)有鉭、鈦、316L、HC、鉑銥合金、碳化鎢等。

3.4 接地環(huán)或接液環(huán)

電磁流量計的輸出信號比較小，一般只有2.5～8 mV，小流量時信號可能低至幾微伏，外界稍有干擾就會影響測量精度[1]。因此，儀表外殼、測量管、介質(zhì)、儀表屏蔽線等要做好等電位連接，并進(jìn)行可靠、單獨(dú)接地。與介質(zhì)連接的金屬部分，就叫接地環(huán)或接液環(huán)。接地環(huán)的材料選擇一般考慮經(jīng)濟(jì)性和耐腐蝕性，對于大口徑的金屬管道上的電磁流量計，為了節(jié)約成本，可以不設(shè)接地環(huán)，將流量計的法蘭和管道連起來然后再接地；如果電磁流量計用在小口徑的管道上或用在非金屬管道上，必須設(shè)置接地環(huán)。

3.5 內(nèi)襯材料

內(nèi)襯主要作用是絕緣，預(yù)防電極短路，同時保護(hù)測量管不受介質(zhì)腐蝕。常用的內(nèi)襯材料包括：聚氨酯橡膠、PFA、天然軟橡膠、EPDM橡膠，選擇時應(yīng)根據(jù)介質(zhì)溫度、腐蝕性、是否含有固體顆粒、耐磨性能等情況，選擇合適的內(nèi)襯，延長儀表使用壽命。

3.6 供電電源

一般廠家的電磁流量計采用四線制接線，信號線與電源線分開，可以采用交流220 V電源供電，也可以采用直流24 V電源供電。原則上采用直流24 V安全電源供電，特別是在易燃易爆的環(huán)境。

4 安裝注意事項

4.1 安裝地點(diǎn)的選擇

①盡量避免將電磁流量計安裝在溫度經(jīng)常變化的地點(diǎn)，降低溫度變化引起的溫漂，減少流量不穩(wěn)情況。如果現(xiàn)場受到熱源的輻射，必須采用熱隔離或通風(fēng)設(shè)施。②避免將流量計安裝在受振動或撞擊的地方。③盡量避免將電磁流量計安裝在腐蝕性環(huán)境中，若不能避免，盡量選擇通風(fēng)良好的環(huán)境。④電磁流量計盡量避免陽光直曬。⑤請勿將電磁流量計安裝在電動機(jī)、變壓器和其他強(qiáng)電源附近，減少電磁干擾。⑥留足必要的安裝及檢修空間。

4.2 安裝注意事項

①為了保證測量精度，在閥門、彎頭、變徑、三通等影響介質(zhì)狀態(tài)穩(wěn)定的管段上，電磁流量計應(yīng)滿足前10D后3D(D為管徑)的直管段，條件不能滿足時，上游直管段不能少于5D。②管路上的手動閥或自動閥應(yīng)安裝在電磁流量計下游，避免介質(zhì)通過閥門時引起介質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化，影響測量精度。③如果管道上須注入化學(xué)物質(zhì)，注入地點(diǎn)應(yīng)選擇在流量計的下游，以免引起介質(zhì)電導(dǎo)率失衡，影響測量精度。如果必須從管道上游側(cè)注入，注入點(diǎn)距離流量計大于50D。④安裝時應(yīng)保證管道內(nèi)充滿介質(zhì)，介質(zhì)應(yīng)由下而上垂直通過流量計，即便安裝在水平管道上，也必須保證介質(zhì)高于流量計的安裝位置。⑤避免在管道內(nèi)聚集氣泡，否則流量顯示會受到影響。管道的頂部容易聚集氣泡，避免將流量計安裝在管道頂部；介質(zhì)通過閥門后，因為壓力突然減小，也容易產(chǎn)生氣泡，不能緊隨閥門后安裝電磁流量計。⑥當(dāng)介質(zhì)中含有固體沉淀物時，電磁流量計應(yīng)垂直安裝，避免安裝在水平管道的最低點(diǎn)，以防物料堆積在管道內(nèi)。⑦盡量遠(yuǎn)離泵出口安裝，因為泵出口介質(zhì)狀態(tài)不穩(wěn)定并且距離電動機(jī)太近，容易產(chǎn)生干擾。

4.3 其他安裝注意事項

①電磁流量計接地裝置應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，不能與電氣系統(tǒng)共用接地裝置，接地電阻≤10 Ω。②儀表安裝完畢，通過2 mm2銅芯軟線將電磁流量計接地極連接到接地裝置。③為了保護(hù)電磁流量計內(nèi)襯不被機(jī)械劃傷，建議管道吹掃完畢后，再安裝電磁流量計。同時，在焊接管道時，嚴(yán)格控制電焊機(jī)接地線搭接位置，避免用電磁流量計本體作為導(dǎo)體通過焊接電流，以防電子線路被擊穿，造成儀表損壞。④為了防止電磁流量計受到管道的振動、熱脹冷縮的影響，避免將電磁流量計單獨(dú)固定，可以通過管道一起進(jìn)行支撐。⑤電磁流量計中心軸應(yīng)與管道中心軸保持同心，以免引起測量誤差。⑥搬運(yùn)電磁流量計時，應(yīng)保證流量計測量管部位均衡受力，或通過本體的吊環(huán)進(jìn)行搬運(yùn)，不能讓流量計信號引出管和接線盒受力。

5 結(jié)語

電磁流量計是化工生產(chǎn)中常用的一種流量計，在設(shè)計、選型、安裝過程中，應(yīng)結(jié)合安裝地點(diǎn)、使用現(xiàn)場環(huán)境情況(防爆)以及介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的規(guī)格型號，進(jìn)行規(guī)范安裝，以滿足不同的生產(chǎn)需要。

[1] 范玉久.化工測量與儀表[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：187-193.

Selectionandinstallationofelectromagneticflowmeters

HAOJiyun

(Shenxian Huaxiang Salt Chemicals Co., Ltd., Liaocheng 252429, China)

electromagnetic flowmeter; working principle; characteristics; selection; installation; matters needing attention

The working principle and performance characteristics of electromagnetic flowmeter and the matters needing attention in its selection and installation were introduced.

*

郝繼運(yùn)(1969—)，男，高級工程師，1992年畢業(yè)于山東紡織工學(xué)院(現(xiàn)青島大學(xué))，現(xiàn)于莘縣華祥鹽化有限公司從事電氣、儀表技術(shù)管理工作，多次參加公司改擴(kuò)建項目建設(shè)。

2017-06-30

TQ056

B

1008-133X(2017)09-0044-02

[編輯：董紅果]