摘要:着重介紹(shao)了電磁流量計(ji) 的原理、分類、特(tè)點及其安裝維(wéi)護,并将其在化(huà)工領域的發展(zhan)做了相應的分(fen)析,同時重點探(tàn)讨了在實際石(shi)油化工工🈲程項(xiàng)目中電磁流量(liàng)計的典型應用(yòng)案例。以MTO裝置(甲(jia)醇制烯🔞烴裝置(zhì))堿液、氨♉液、漿液(ye)管道和共用工(gong)😘程管道爲工程(cheng)背景🚶,爲電磁流(liu)量計的正确配(pèi)置、選型提供了(le)可行的參考方(fang)案🈲。
　　在石油化工(gōng)生産過程中,至(zhi)關重要的環節(jiē)就是流體流量(liàng)🏒參數的檢測與(yǔ)控制,關系到整(zheng)個生産過程的(de)安全與質量。所(suo)以💞針對流量測(cè)量,如果能做到(dao)更爲高效、快速(sù)、及時、正确,就可(kě)以✔️較爲顯著地(di)提高産✨品的品(pǐn)質、降低企業的(de)成本、提升企業(ye)安全生産和節(jiē)能環保的能力(li)。
　　電磁流量計傳(chuan)感器沒有活動(dong)部件,具有無阻(zu)力,無壓損的優(you)📐點,用于流量測(ce)量,可以盡可能(neng)減小工藝♊管道(dao)内的阻力,且測(cè)量範🌂圍大,測量(liàng)精度高,符合現(xiàn)代工藝所倡導(dao)☔的綠色㊙️、節能、降(jiàng)耗的特點,因而(er)電磁⛹🏻‍♀️流量計在(zài)石油化工行業(yè)内得到較爲廣(guǎng)泛的認可,成了(le)業内用量較大(dà)的流量儀表。但(dan)是電磁流量計(jì)也有着自身的(de)使用、安裝局限(xian),所以以MTO裝置堿(jian)液、氨液、漿液管(guan)🐪道和共🈲用工程(chéng)管道爲工程背(bèi)景,對電磁流量(liàng)計的選型和應(ying)🥵用進行了探讨(tao)。
1測量原理
　　電磁(ci)流量計的工作(zuò)原理簡單來講(jiang)就是基于電磁(cí)感應🚶‍♀️定♌律✨。工🛀藝(yi)管道中的導電(dian)液體流過電磁(ci)流量計的磁感(gan)🌈線時♈,由于導電(dian)液體切割磁感(gan)線,導電液🚶‍♀️體中(zhōng)會産生感應電(dian)動勢,流量計中(zhōng)的傳感器會把(bǎ)電動勢測出,由(you)轉換器轉換計(ji)算出相應的流(liú)量,達💛到測量目(mu)的。感應電動勢(shi)的方向、磁場的(de)方向、導電液體(tǐ)的流動方向這(zhe)三者是互🏃‍♂️相垂(chui)直的,如圖1所示(shì)。
 
　　感(gan)應電動勢U的計(ji)算公式如下:
U=kBDv
　　式(shì)中:U爲感應電動(dong)勢(V);h爲系數;B爲磁(cí)感應強度(T);D爲測(ce)量👈管内徑(m);υ爲導(dao)電液體在磁場(chǎng)中運動的平均(jun)速度(m/s)。
2分類
(1)電磁(cí)流量計按勵磁(cí)方式進行分類(lèi),有直流、交流、矩(jǔ)形.波勵磁等。20世(shi)紀80年代以後,石(shi)油化工行業比(bi)較常用的是低(dī)頻矩形波勵磁(cí)🔅,它具有功耗小(xiǎo)，穩定性高，可抗(kàng)工頻幹擾,性價(jia)比高等特點。但(dan)是未來的電磁(cí)流量計的🏃🏻‍♂️發展(zhǎn)方向會是雙頻(pin)矩形波勵磁,這(zhe)種勵♈磁方式橫(heng)河公司已率先(xian)✔️應用于流量計(ji),它在低頻的基(ji)礎上疊加⛱️了高(gāo)頻矩形波,這種(zhong)形式使得流量(liang)計的快速響應(yīng)性得到了進一(yī)步提升,穩定性(xìng)和精度❓上也更(geng)優。
(2)按組裝形式(shì)進行分類,有分(fen)體型和一體型(xíng)。目前石油化⭐工(gōng)行業更爲常用(yong)的是一體型,但(dàn)是當現場環境(jìng)比較惡劣例如(rú)井下.有強力振(zhen)動的管道,或者(zhě)轉換器需要安(ān)裝在巡檢人員(yuán)更易接近的場(chang)合就更需要 分(fèn)體型電磁流量(liang)計 。
(3)按與管道的(de)連接方式分類(lèi),有法蘭型、插人(ren)型、夾持🈲型.等㊙️。法(fa)蘭連接是傳統(tǒng)的連接方式同(tong)時也是石油化(hua)工行業最爲常(cháng)用㊙️的連接方式(shi)。但是在一些管(guan)道💞相對較粗,或(huò)者安裝條件嚴(yan)苛的情況下,插(chā)人式流量計體(ti)積更小更有利(lì)于維護則更适(shi)用🈲。
(4)按電極與被(bei)測液體是否接(jie)觸分類,有接觸(chù)型和非🔞接觸型(xing)👄。目前石油化工(gōng)行業常用的還(hái)是接觸型的電(dian)磁流量計。但是(shi)這種傳統的電(dian)磁流量計對所(suǒ)測💋的液體有電(dian)導率的最低要(yao)求，且對一些黏(nián)度較大，易沉積(ji)的流體測量較(jiào)爲困難,未來需(xu)要打破這種🍓局(ju)限,非接觸型電(diàn)磁流量👅計将會(huì)是發展趨勢,所(suo)以電容式電磁(cí)流🌈量計也就應(yīng)運而生了。在國(guo)外,一些大的流(liú)量計公司🈲可提(ti)供此類産品如(ru)Fisher.橫河、Krohne等。但是其(qi)結構的設計、信(xìn)号的檢測仍是(shì)當今的🏃‍♂️研究熱(rè)點和關鍵,且有(you)待進一步優化(huà)。也✊正是因爲這(zhe)些成本、技術上(shang)的難點,電容式(shì)流🐆量計距離大(da)規模的商業化(hua)生産還有一定(dìng)的距離。
3适用範(fan)圍和主要特點(diǎn)
　　電磁流量計廣(guǎng)泛用于導電液(ye)體的測量,可以(yi)測量⭕像㊙️其他儀(yí)💞表不容易測量(liàng)的一些酸、堿、鹽(yán)等易結晶📧腐蝕(shí)的溶液,也可以(yǐ)測量漿液等對(duì)流量計磨損性(xìng)👌大的液固介質(zhì)。當然也可以測(ce)量相對🔞簡單的(de)純水、污水等液(yè)體。其主要特點(diǎn)如下⭕:
(1)常用的 法(fǎ)蘭式電磁流量(liàng)計 的測量管是(shi)一段無阻流檢(jian)測件的直管,因(yīn)而基本🌈不🔅會🔴造(zào)成壓損,節能效(xiào)果相對好。特别(bié)是在工藝管道(dao)壓力不高或⭐工(gōng)藝對儀🛀🏻表壓損(sǔn)有限制時采用(yong)更有利。
(2)傳感器(qì)結構可靠。因無(wu)阻流檢測件,也(ye)不會堵塞。石🌈油(yóu)化工行業🤩中液(yè)體中經常會含(han)有催化劑、結晶(jīng)物等固體顆粒(li)，所以電磁流量(liàng)計在測量液固(gù)兩相流⭐體的情(qing)況下也是有利(lì)的。
(3)測量範圍大(dà)。電磁流量計的(de)量程比常規大(dà)于10:1,最高可達100:1,優(you)💜勢🌐明顯,且可任(ren)意改變量程。流(liú)速範圍一般爲(wei)1~6m/s,也可擴展到0.5~10.0m/s。
(4)電(diàn)磁流量計所測(ce)體積流量與流(liu)體的自身特性(xìng)無關，也就是說(shuō)流體的溫度、壓(yā)力、密度、黏度等(deng)不影響其測量(liang)結果。設液體體(tǐ)積流量爲Qv,Qv=πD²υ/4,根據(jù)U=hBDυ,可以确定U=4kBQυ/πD。由此(ci)得出,U與Q、呈線性(xing)關系,流體的體(tǐ)積流量與介質(zhì)的物性無關✨。所(suo)以電磁流量計(ji)在測量導電介(jie)質的體積流量(liàng)之前隻要用最(zui)簡單的液體水(shui)标定即可,無需(xū)修正。當然,這🌈是(shì)在比較理想🧡的(de)狀态下的結論(lùn),工程上一般💚可(ke)以采用近似的(de)方法進行計算(suan),對于實際存在(zài)的偏差,可以通(tōng)過儀表的标定(ding)來進行彌補。.
4安(ān)裝及維護
4.1接地(dì)
　　由于電磁流量(liang)計測量的電勢(shi)相對比較微弱(ruò),有一點幹擾可(kě)能會影響測量(liang)結果,所以要良(liáng)好的接地以保(bǎo)障其穩定工作(zuò)。通常接地是通(tōng)過接地環或用(yòng)🈲金屬導📐線連通(tōng)來實現🔴
(1)接地環(huán)安裝于流量計(ji)的法蘭面上,其(qí)内孔和導電🤟液(ye)體接觸🙇🏻,環的邊(biān)緣用導電材質(zhi)接出并與轉換(huàn)器信号連通。接(jie)地環的🐉材料也(ye)要能耐流體的(de)磨損與腐蝕,通(tōng)常與電☀️極材質(zhì)一緻。
(2)安裝在金(jin)屬管道中的電(dian)磁流量計,在傳(chuán)感器法蘭和用(yong)戶法蘭之間采(cai)用金屬導線連(lián)通,作爲接地的(de)安裝🔞方式。
4.2直管(guǎn)段要求
　　在實際(ji)應用中,電磁流(liú)量計前後直管(guǎn)段都有一定的(de)要求來減🥵少誤(wu)差。根據石油化(hua)工行業的經驗(yan),大部分場合,前(qian)直管段大于等(deng)于5D,後直管段大(dà)于等于3D即可。但(dàn)是在某些安裝(zhuāng)條件嚴苛，空間(jiān)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼常常無法滿足(zu)的情況下,後直(zhí)管段大于2D也能(néng)滿足測量要求(qiú)。
4.3安裝位置
(1)電磁(ci)流量計不能用(yong)于低導電率液(yè)體測量(電導率(lǜ)不低于5x10-6S/cm的流體(tǐ),例如石油化工(gong)行業中的石油(you)制品、除鹽水、有(you)機溶劑等。也不(bú)能測量氣體、蒸(zhēng)汽以及黏🔴度特(tè)别大的液體。
(2)由(yóu)于電磁流量計(ji)一般不用于較(jiào)高、較低溫度工(gōng)況。如.不可避免(miǎn),可參考表1~2對電(diàn)極和襯裏的材(cái)料做相應的選(xuan)擇。
(3)電磁流量計(jì)安裝的管道應(ying)是介質完全充(chong)滿的管道,保證(zhèng)電🐉極📱浸入。
(4)電磁(cí)流量計的測量(liang)管中如果出現(xian)氣體聚集或有(yǒu)👄氣✉️泡❓現🌏象時,此(cǐ)時測量誤差會(hui)增大,所以要盡(jin)量将流量計安(ān)裝于低位，盡量(liang)避開安裝在管(guǎn)道的最高點。
(5)盡(jìn)量避免安裝在(zài)有振動的地方(fāng),如果不可避免(mian),可選擇💜加固管(guǎn)道和傳感器,以(yǐ)減輕振動帶來(lai)的影響。
(6)盡量避(bi)免安裝在電磁(ci)場或者電磁場(chǎng)變化劇烈的地(di)🔞方，如㊙️大💯型變壓(yā)器、電機等強電(dian)磁設備附近(5)
(7)當(dāng)選擇 插入電磁(ci)流量計 且管道(dao)是水平或傾斜(xié)時,探頭插入的(de)位置應在管道(dao)中🔱心線🛀🏻平☔面上(shàng)下45°的範圍内,且(qie)探頭的中心線(xiàn)應❄️與管🚶道中心(xin)線垂直。
5應用案(àn)例分析
5.1在MTO裝置(zhì)中的應用
　　以甲(jiǎ)醇制烯烴裝置(zhì)(MTO裝置)爲例，介紹(shào)在實際石油化(huà)工💛行業中電磁(cí)流量計的若幹(gan)應用。在設計中(zhōng)分别在自烯烴(tīng)分離🚩裝置流人(rén)的20%堿液管道、氨(ān)水管道、至廢液(ye)處🔴理單元循環(huan)漿💚液管道上設(shè)置💜電磁流量計(ji)。這些管道中介(jie)質的特點是:髒(zang)、污流體,且具有(yǒu)一定的腐蝕性(xìng)磨損性,并且均(jun)爲導電流體。同(tóng)時,工藝管道壓(ya)力普遍不🌈高,壓(yā)力損失盡量小(xiǎo)，且要求儀😘表測(ce)量精度又🏃🏻相對(duì)較高。鑒于上述(shù)工況♊特點及要(yào)求,選☁️用了電磁(cí)流量計來💋滿足(zú)工藝測量。由📧于(yú)電磁流量計電(dian)極和襯裏與介(jie)質直接接💰觸,根(gen)據項目實⭐際情(qing)🚩況,尤其是介質(zhi)的特性,選㊙️擇合(he)适的電極材料(liao)和襯♈裏材料尤(you)爲🔞關鍵。
5.1.1根據被(bei)測介質的腐蝕(shi)性特性選擇電(dian)極材料
　　電磁流(liu)量計中的電極(jí)起着重要的傳(chuán)輸電信号的作(zuo)用。電♈信🚶号的傳(chuán)遞是否正确,關(guān)系到整個電磁(cí)流量計精度、精(jing)度,是至關重要(yao)的一個環節。而(er)信号傳遞的正(zheng)确率主要的影(ying)☂️響因素是電極(jí)表面質量及材(cái)料性能,所以不(bú)同的介質流量(liang)應選擇與之相(xiang)适應的電極材(cái)料,這樣才能盡(jin)可能保證測量(liang)的正确率,同時(shi)延長整個流量(liàng)計的使用壽命(mìng)。表1是石油化工(gōng)行業常見電極(ji)材料的耐腐蝕(shi)性能,針對上述(shù)裝置,20%堿液和氨(an)液屬于強腐蝕(shi)介質,選用哈⭕氏(shì)合金作爲電極(ji)材💯料。循環漿液(ye)的腐蝕性不高(gāo)，則選用304L不鏽鋼(gang)作爲電極材料(liào)✉️,這樣選㊙️擇滿足(zú)測量要求正确(què)率和經濟性要(yao)求,儀表運行至(zhi)今效果良好。
 
5.1.2根(gen)據被測介質的(de)磨損性及溫度(dù)來選擇村裏材(cai)料
　　襯裏敷設于(yú)流量計測量管(guan)内側,襯裏必須(xu)是電絕緣材料(liao)。根據🔞表2石油化(huà)工行業常見襯(chèn)裏材料的性能(neng),在20%堿液管道、氨(an)水管道上,電磁(ci)流量計選用PTFE作(zuo)爲💋襯裏材料,介(jie)質的溫度也在(zai)PTFE的适用範圍之(zhi)内。PTFE是石油化工(gōng)行業比較常用(yòng)的襯裏材料。但(dan)是循環漿液因(yin)爲介質可能含(hán)有催化劑等雜(zá)質,選擇聚氨酯(zhǐ)橡💔膠性能尚可(kě),且耐磨性相當(dang)于天然橡膠的(de)10倍，但是✍️它的缺(quē)點是耐溫太低(dī);氯丁橡膠更适(shi)合大口徑的傳(chuan)感器，所以針對(duì)循環漿液就最(zuì)好選用PFA作爲襯(chen)裏材料,提高其(qí)耐磨性。這種選(xuǎn)擇使得裝置運(yùn)行效果🌍安全且(qie)高效。
 
5.2在公用工(gong)程部分的應用(yòng)
　　目前正在建設(shè)中或已建成的(de)石油化工裝置(zhi)中,公🌈用工程部(bù)分循環冷水管(guan)道、新鮮水管道(dao)通常選用電磁(cí)流量計來測量(liang)流量。管道的主(zhǔ)要特點是:循環(huan)冷水管道工藝(yì)管徑大、壓力低(dī)、水中含有氯化(huà)物等腐蝕性介(jie)質;且循環冷水(shui)管道和新鮮水(shuǐ)管道經常💃🏻敷設(she)在地面以下。這(zhè)就要求流量計(ji)首先安裝方便(bian)🐇,電磁流量計可(ke)水平.垂直或傾(qing)斜任意角度安(an)裝。但是在這種(zhǒng)場合選📞用電磁(cí)流量計需💘注意(yì):
(1)需維護方便,電(dian)磁流量計應選(xuan)用分體式,傳感(gǎn)器裝于🍓工㊙️藝管(guan)🛀道,轉換器可裝(zhuang)在傳感器附近(jin)或儀表室㊙️,相距(jù)數十到數百米(mǐ)💋。這樣,轉換器既(ji)可放在地面以(yi)上,也可㊙️遠離相(xiang)對惡劣⛱️的現場(chang)環境,電子部件(jian)的檢查、調整和(he)設定比較✉️方便(bian)。但是在安裝過(guo)程中,對敷線的(de)要求就比較嚴(yán)格,否則易引人(rén)幹✏️擾信号。
(2)根據(jù)國标CB/T4208-20176],關于外殼(ke)防護等級的标(biāo)準爲:IP65爲防噴水(shuǐ)型⚽,IP66爲防止猛烈(liè)噴水型,IP67爲短時(shí)間防浸水型,IP68爲(wèi)連續💘浸水型，能(néng)長期在水中工(gōng)作。循環冷水管(guan)道和新鮮水管(guǎn)道👌常敷設在地(dì)面以下,一般會(huì)設置儀表井來(lai)安裝電磁流量(liàng)計的傳感單元(yuan),因此此種工況(kuàng)下,電㊙️磁流量計(ji)的傳感器的外(wai)殼防護等級應(ying)選IP68。
6結束語
　　電磁(cí)流量計具有精(jing)度高、可測範圍(wéi)大、壓損小、可靠(kao)性好、使用方便(bian)、維護量小等特(tè)點,在石油化工(gōng)行業得到了廣(guang)泛的應用。但同(tóng)時也因爲其本(ben)身的--些局限性(xing),要求用戶在正(zheng)确地選擇📱和應(yīng)用電磁流量計(jì)之前應充分掌(zhǎng)握測量工況的(de)🐆各項條件及其(qí)流量計本身的(de)各項要求。隻有(yǒu)這樣才能正确(que)地選擇、應☎️用電(diàn)磁流.量計,保證(zhèng)測量精度,爲安(ān)全生産打下堅(jian)㊙️實的基礎。

本文(wen)來源于網絡,如(rú)有侵權聯系即(ji)删除！