摘要：電磁流(liú)量計 測量管(guǎn)的抗腐蝕性(xìng)優點決定了(le)其在氯堿燒(shao)堿工序中被(bèi)廣泛的應用(yòng)，而其中流量(liang)計選型的技(ji)術要點主要(yao)集中體現在(zài)口徑的确定(ding)、測量電極的(de)材質與襯裏(lǐ)材質、接地環(huan)或接地電❌極(ji)的選擇及電(diàn)解工序工藝(yì)的💋特殊性上(shàng)。
一、引言
　　氯堿(jiǎn)燒堿生産過(guò)程中的液體(ti)介質多爲腐(fu)蝕性較強☂️電(dian)㊙️解⭕質❌，如鹽水(shui)、鹽酸、燒堿、次(cì)氯酸鈉等；這(zhè)種強腐蝕性(xing)生産工藝環(huán)境及電磁流(liú)量計抗腐蝕(shi)方面的優點(dian)，決定了電磁(cí)流量計在氯(lü)堿燒堿工序(xù)中正被廣泛(fan)地應用。爲實(shí)現✏️流量的準(zhǔn)确、可靠測量(liang)，節約投🆚資成(cheng)本，電磁流量(liàng)計的正确選(xuan)型顯得尤爲(wèi)重要。下面，就(jiù)氯堿燒🤞堿生(sheng)産過程中電(diàn)磁流量計設(shè)計選型及應(ying)用方💔面的體(tǐ)會和經驗作(zuò)些總結。
電磁(cí)流量計的工(gōng)作原理。
　　電磁(ci)流量計的測(cè)量原理是基(ji)于法拉第電(diàn)磁感應🤞定律(lü):即導🏃‍♂️體介質(zhì)在磁場介質(zhi)中切割磁力(li)線運動🐉時在(zài)其兩端産生(sheng)感應電動勢(shi)。如圖1所示，導(dǎo)電介質在垂(chui)直于磁場的(de)非磁性測量(liàng)管内流動，與(yǔ)流動方向垂(chuí)直的💯方向上(shàng)産生與流量(liàng)✌️成比例的感(gǎn)應電勢⭐,電動(dong)勢的方向按(àn)“弗來明❓右手(shǒu)規則”，其感應(ying)電勢E爲:E==KBVD式中(zhong):E-感應電🐇動♌勢(shì)(與流速成正(zhèng)比);K一比例常(cháng)數;。B_磁場⁉️強度(dù)(線圈電感);V_測(ce)量管内介質(zhì)的平均流速(sù);4D--電極間距(測(ce)量管的内徑(jing))。
　　測量流量時(shi)，其感應電勢(shì)通過二個與(yǔ)介質直接接(jie)觸的測量電(diàn)極檢測出來(lái),并通過電纜(lan)送至轉換器(qì)進行智能化(huà)處🏃‍♂️理,然後在(zài)💚+LCD.上顯示或轉(zhuǎn)換成标準信(xìn)号4~20mA和0~1kHz輸出。

表(biao)一氯堿燒堿(jiǎn)工序中常用(yong)電極材料介(jiè)紹

材料	代号(hào)	耐腐蝕性及(jí)具體使用範(fan)圍
不鏽鋼316L	V	用(yong)于工業用水(shuǐ)、生活用水、污(wū)水等弱腐蝕(shí)性的介質及(ji)中性溶液和(hé)碳酸、醋酸等(deng)弱酸。目前，在(zai)氯堿中主要(yao)應🐪用于循環(huán)💛水、生産水、弱(ruò)酸性的廢水(shuǐ)、小于30℃的低濃(nong)度燒🌐堿溶液(ye)流量的🔞測量(liang)。
哈氏合金C	Hc	耐(nài)氧化性酸，如(rú)硝酸、鉻酸與(yu)硫酸的混合(he)物，也耐氧化(huà)性的鹽類，對(duì)海水、堿溶液(yè)、氯化物溶液(ye)有良好的❗耐(nai)腐蝕性。目前(qián)，在氯堿中主(zhu)要應用于40～90℃的(de)30%～50%燒堿溶液流(liú)量的🔅測量。
钛(tai)	Ti	耐海水、各種(zhong)氯化物和次(cì)氯酸鹽及多(duō)種氫氧化物(wu)的㊙️腐蝕。目前(qián)，在氯堿中主(zhǔ)要應用于鹽(yan)水、次氯酸鈉(nà)流量的測🌈量(liang)。
钽	Ta	除了氫氟(fu)酸、燒堿以外(wai)，幾乎能耐一(yī)切化學介質(zhì)的腐蝕🌂。目前(qian)🤟，在氯堿中主(zhu)要應用于鹽(yán)水、次氯酸鈉(na)、鹽酸、硫酸流(liu)✊量的測量🏃🏻‍♂️。

三(sān)、流量計口徑(jing)的确定
　　 電磁(cí)流量計能夠(gou)測量較寬流(liu)量(流速)範圍(wéi)的流體，通常(cháng)爲🔴流速👨‍❤️‍👨0.3～10.0m/s；流量(liang)計的口徑一(yī)般等于工藝(yi)管道口徑，亦(yi)可小于或大(dà)于工藝管道(dao)口徑。流量計(jì)口徑的确定(dìng)主要是根據(ju)工藝上的體(ti)積流量，結合(hé)工藝管道的(de)尺寸，兼顧測(cè)量準确性、經(jīng)濟性和耐用(yong)性方面考慮(lǜ)，選擇合适的(de)流量計🎯口徑(jìng)，使通過傳感(gǎn)器的流體平(ping)均流速在☀️合(hé)适的範圍内(nèi)，推薦使用的(de)流速範圍一(yi)般爲1.0～5.0m/s。在這個(ge)範圍内，流量(liang)計測量精度(dù)高、線性好、壓(ya)損小，介質對(dui)流量計襯裏(li)和電極的㊙️磨(mó)損也相對較(jiao)小些。此外，對(duì)于含有固體(ti)懸浮顆粒的(de)流體介質，推(tui)薦使用的流(liu)速範圍爲1.0～3.0m/s，這(zhè)樣有助于避(bi)免流速過高(gāo)造成固體懸(xuán)浮顆粒對流(liu)量計襯裏和(hé)電極的過快(kuai)磨損，延長使(shi)用壽命，如鹽(yán)😘泥流量；而對(dui)于易結晶、黏(nián)度稍💰大或有(you)沉積物的流(liu)體介質，可适(shi)當地提高流(liu)速，推薦使用(yòng)的流速範圍(wéi)爲流💔速、流量(liang)與口徑三者(zhě)關系如下式(shì)：V=354Q/D2
式中：V—————流速，m/s；Q—————流(liu)量，m3/h；D—————口徑，mm。
　　例如(ru)，在燒堿電解(jie)工序中，進電(dian)解槽的鹽水(shui)流量計👨‍❤️‍👨量程(chéng)爲🐪0~50m3/h,工藝管道(dao)口徑爲DN100;當電(dian)磁流量計的(de)口徑分别選(xuǎn)擇DN100和✍️DN80時，根㊙️據(ju)上述公✌️式計(jì)算,鹽水的流(liu)速分别爲1.77m/s和(hé)2.76m/s;計算結果均(jun1)在推薦使用(yòng)的流速範圍(wéi)，但從經濟性(xing)方面考慮，選(xuǎn)擇DN80口徑的流(liu)量計要比♌選(xuǎn)擇DN100口徑的流(liú)量計可節約(yuē)1/4~1/5的投資成本(běn)，此時，應該選(xuan)用DN80口徑的流(liú)量計。小
.四、流(liu)量計測量電(diàn)極、襯裏材料(liào)的選型及應(yīng)用。
1、測量電極(jí)材料的選型(xíng)及應用s
　　電磁(cí)流量計的測(ce)量電極是與(yu)工藝;)質直接(jie)接觸的唯一(yī)金🔞屬材料，其(qi)作用是與導(dǎo)線連接将測(cè)量管中産生(sheng)⭕的微弱感應(ying)電動勢⛹🏻‍♀️傳輸(shū)到轉換器中(zhōng)的檢測單元(yuan)。由于電磁流(liú)量計的電極(ji)部分處于工(gong)作磁場中，爲(wèi)防止🏃🏻‍♂️磁力線(xiàn)在電極上集(ji)中，電極材料(liao)必須使♻️用非(fei)導磁的金屬(shǔ)材料;并根據(jù)工況介質對(dui)金屬材料的(de)腐蝕速⚽率(mm/a,即(jí)每年被腐蝕(shi)♌掉的金屬厚(hòu)度)來确定不(bú)同的工況介(jie)質選擇💰不同(tóng)的金屬材料(liao)。下面通過圖(tu)表一的方式(shi)介🌈紹在氯堿(jiǎn)燒堿工序中(zhong)常用的幾種(zhong)電極材料及(ji)其使用範圍(wei)。
表二：常見襯(chen)裏材料的主(zhǔ)要性能及适(shi)用範圍

材料(liào)	主要性能	适(shi)用範圍
聚四(si)氟乙烯	是化(hua)學性能最穩(wěn)定的一種塑(su)料，能耐沸騰(téng)的鹽酸🍉、硫酸(suan)、硝酸和王水(shuǐ)，也能耐濃堿(jian)；耐磨性強、粘(zhān)結性能差。	-40℃～+180℃；濃(nong)酸、堿等強腐(fǔ)蝕性介質液(ye)及衛生類介(jiè)質。不能用于(yú)🔱負壓㊙️。
（PTFE或F4）	同PTFE；耐(nài)磨性、抗負壓(ya)能力高于PTFE	＜120℃；濃(nong)酸、堿等強腐(fu)蝕性介質液(ye)，能用于較高(gāo)負壓。
聚全氟(fu)乙丙烯（F46或FEP）	其(qi)兼具PTFE和F46的性(xing)能優點	-40℃～+180℃；濃酸(suan)、堿等強腐蝕(shí)性介質液，能(néng)耐較高負壓(ya)。
聚全氟化烷(wán)氧基(PFA)	耐磨耗(hào)性優越，爲天(tian)然橡膠的10倍(bei)，耐腐蝕性差(chà)	＜60℃；适用于含有(yǒu)泥沙、石礫等(deng)固體顆粒的(de)漿液；耐腐蝕(shi)性差，
聚氨酯(zhi)橡膠(PU)	有極好(hao)的彈性，高度(du)的扯斷力，耐(nai)磨性能好；耐(nai)一般低濃	隻(zhī)能用于弱酸(suān)弱堿等液體(tǐ)。
氯丁橡膠(CR)	度(dù)酸、堿、鹽介質(zhi)的腐蝕，不耐(nài)氧化介質的(de)腐蝕。	＜80℃；适用于(yú)水、污水、弱磨(mo)損性的泥漿(jiāng)礦漿。

2、測量管(guǎn)襯裏材料的(de)選型及應用(yòng)。
　　電磁流量計(jì)正常工作的(de)基本條件之(zhī)一，是測量管(guan)内壁除電極(ji)處外，其它地(dì)方的法向電(dian)流爲零。爲滿(man)🍓足這🔞一條件(jiàn)，最🚶簡單的方(fang)法是将導電(dian)的金屬測量(liàng)管内壁和法(fa)蘭端面襯以(yi)絕緣襯裏。通(tong)俗地講,用絕(jue)緣襯裏的目(mu)的是防止感(gan)應信号電壓(yā)被金屬管短(duan)♉路，可見絕緣(yuan)襯裏在電磁(ci)流量計應用(yòng)中的作用十(shí)✂️分重要。由于(yu)被測導電介(jie)質的流體種(zhǒng)類繁多，它們(men)的物理化學(xué)特性也不盡(jin)相同，不可能(neng)用一種絕緣(yuan)材料的襯裏(li)來滿足所有(yǒu)應用電磁流(liu)量計的測量(liàng)流體介質的(de)物理化學特(tè)性要求;因此(ci)，在襯裏材料(liào)🔴的選型.上，應(yīng)重點考慮測(ce)量介質對襯(chèn)裏的耐溫度(dù)🏃‍♀️、熱沖擊、高壓(yā)、負壓、磨損、腐(fu)蝕、粘結、附着(zhe)等方面的要(yao)🔞求。下面通過(guò)圖表二的方(fang)式介紹常見(jian)的電磁流量(liàng)計測量管襯(chen)裏材料的主(zhǔ)要性能🧡特點(diǎn)🍉及适用範圍(wéi)。
五、氯堿燒堿(jian)工序中接地(dì)環和接地電(dian)極的選型及(jí)應用。
1、接地環(huán)和接地電極(ji)的作用。
　　電磁(cí)流量計在工(gong)作過程中檢(jiǎn)測到的流量(liàng)信号電㊙️勢極(ji)⭐小，通常隻有(you)幾個毫伏的(de)電勢信号:而(ér)導電流體在(zai)任何管道(絕(jue)緣或非㊙️絕緣(yuan))中流動時也(ye)會産生🛀電勢(shì)，這個電勢不(bú)是流量信号(hao)本身，它是“幹(gàn)擾信号”;尤其(qí)是在導電性(xing)能優良的流(liu)體中，如鹽水(shui)、酸堿溶液等(děng)，其流動過程(cheng).中産生的幹(gan)擾信号大小(xiao)甚至會🈲超過(guo)流量信🤞号本(ben)身。這個“幹擾(rao)信号在流經(jing)電磁流量計(jì)測量💋管時會(huì)蠱加在流量(liang)信号電勢上(shang)，從而造成轉(zhuan)換器測量到(dao)的流量信号(hào)失真。由于電(dian)磁流量計轉(zhuan)換器🤩的輸入(ru)放大器通常(chang)爲差動輸入(ru)設🔆計，那麽，其(qí)中一個“等電(diàn)位的公共參(can)考地”是必需(xū)的，這個❌“公共(gòng)參考地🌈”是測(cè)量的基礎。對(duì)于電磁流量(liang)計的測量原(yuán)理來說，接地(dì)環與接地電(dian)極是流量計(ji)接地的兩種(zhǒng)形式，其作用(yòng)是一樣的，即(jí)通過接地環(huán)或接地電極(jí)與測量介質(zhì)直接接觸、經(jīng)表殼與轉換(huan)器的輸入放(fàng)大器的“工作(zuò)地"相連，使得(dé)放大器的“工(gōng)作地”與信号(hao)源的“地✌️”連接(jiē)在一起，共同(tong)形成一個等(děng)電位的✌️公共(gòng)參考地”;以此(cǐ)消除“幹擾信(xìn)号”對流量測(ce)量的影響，确(que)保測量結果(guǒ)的準确性。。
2、接(jie)地環和接地(dì)電極的選型(xíng)與應用。
2.1材料(liao)的選型+
　　接地(di)環或接地電(dian)極的材料選(xuan)擇，原則上應(yīng)選擇與測量(liàng)電極相同材(cai)料。在選擇接(jie)地環形式接(jie)地時，從節約(yue)投資成本考(kao)慮，接地環的(de)材料亦可選(xuan)擇價格🔴相對(dui)較低、耐腐蝕(shí)性稍弱的材(cái)料;如在測量(liàng)鹽水流量中(zhong)，電磁流量計(ji)測量電極的(de)材料應選擇(zé)钽材Ta,但💘接地(dì)環可以選擇(ze)價格相對便(biàn)宜的钛材Ti。需(xū)要特别說明(míng)的是,在選擇(zé)不可維修更(geng)換的接地電(diàn)極形式接地(dì)時，降㊙️低接地(dì)💔電極材料的(de)耐腐蝕性會(huì)降低流量計(jì)測量管的整(zhěng)體🏃🏻‍♂️使用壽命(ming)。。
2.2接地形式的(de)選型及應用(yong)。
　　作爲電磁流(liu)量計接地的(de)兩種不同形(xing)式，接地環和(he)接地電極都(dōu)可以實現等(deng)電位的“公共(gòng)參考地”、消除(chu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻幹擾🔴的目的(de)，但兩種接地(di)形式在使用(yòng)過程中又有(you)♊其各自的優(you)缺點。選用接(jiē)地環形式可(ke)以保護襯裏(lǐ)的翻邊不受(shòu)損傷，但比較(jiào)耗材，尤其是(shì)在測量鹽水(shui)、鹽酸、高溫燒(shāo)🐅堿等強腐蝕(shi)♌性介質時，對(duì)材質的要求(qiú)🌂很高，多爲-些(xie)如Ta、Ti、Hc-276等貴金屬(shu)，使用❌接地環(huán)形式接地"會(huì)大大增加投(tou)資成本。
　　生産(chan)實踐中，在介(jie)質輸送管道(dao)爲導電的金(jīn)屬管道、且流(liu)量計襯裏不(bú)需要特别保(bǎo)護的情況，可(ke)在靠近電磁(cí)流量計本體(tǐ)兩側的金屬(shu)管道或與管(guǎn)道焊接的配(pei)對法蘭上焊(han)接“接地支耳(er)”，以此實現可(kě)靠接地。相反(fan)，選用☂️接地電(dian)極形式比較(jiao)省材，投資成(cheng)本相對較低(dī)，尤其是在氯(lǜ)堿燒堿工序(xù)中，多數強腐(fǔ)蝕性介☁️質的(de)輸送管道爲(wèi)非導電性的(de)❓襯塑管或絕(jue)緣塑料管，不(bu)可能通過焊(hàn)🌈接“接地☎️支耳(ěr)"的方式實現(xian)可靠接🐅地，而(er)隻能選擇接(jie)地環或接地(di)電極的形式(shì)接地，在此情(qing)形下，一般應(ying)選用🔅接地電(diàn)極的形式接(jiē)地;但由于接(jie)地電極一般(ban)都安裝固定(ding)在電磁流量(liang)計測量管的(de)最低點，在輸(shu)送管道容易(yì)結垢的工況(kuàng)條件下，接地(di)電極會因結(jié)垢被覆蓋而(ér)🚶失去“接地”的(de)作用，特别是(shi)流量計水平(ping)安裝時，選用(yòng)接🍓地電極應(yīng)予以慎重考(kao)慮。鑒于電解(jiě)鹽🍉水工藝的(de)特殊性，二次(ci)鹽水精制中(zhong)的電磁流量(liang)計，特别是最(zui)靠近電解槽(cao)的電磁流量(liang)計,如進電解(jiě)槽的鹽水、燒(shao)堿和鹽酸流(liu)量計，不得選(xuǎn)用接地電極(ji)形式接地。這(zhè)🈲是因爲，電解(jiě)🍉槽中的🏃🏻電解(jiě)質通常有3000~14700A的(de)直流電流，通(tong)過導電的液(ye)體✂️介質容易(yi)發生漏電現(xian)象，“漏電”到達(dá)流量計測🎯量(liàng)管時，會流經(jing)接地電極對(duì)地放電,使得(dé)金屬制作的(de)接地電極發(fā)生電化學反(fan)應，從而電化(huà)學腐蝕接地(dì)電極，造成接(jie)地電極損壞(huài)，緻使電磁流(liu)量計無法正(zhèng)常工作。。
六、結(jie)論。
　　綜上所述(shù)，盡管氯堿燒(shāo)堿生産過程(cheng)中的工況條(tiao)件較爲複雜(zá)，給電磁流量(liàng)計的選型和(he)應用帶來了(le)諸多困⛷️難;盡(jin)管如此，由于(yu)在儀表選型(xíng)時很好地了(le)解了工況條(tiáo)件并結合了(le)現場的實際(jì)情況，以及在(zài)運行期間的(de)精心操作與(yǔ)維護，目前，燒(shao)堿工序中在(zài)線使用的近(jìn)50台電磁流量(liàng)計運行狀況(kuang)良好，損壞率(lü)不超過1台/年(nian)，确保♍了燒堿(jian)生産安全穩(wěn)定運行;并持(chi)續改進，盡量(liàng)降低投資成(chéng)本。

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