1.概(gai)述
在紙漿(jiang)造紙生産(chan)過程中,紙(zhi)漿流量的(de)測量起着(zhe)重要的作(zuo)用。例如,調(diao)節進紙機(ji)(或紙闆機(ji))的紙漿流(liu)量,就保證(zheng)了紙機生(sheng)産的穩定(ding)。
目前工業(ye)中所用的(de)流量儀表(biao)大緻可分(fen)爲三大類(lei):速度式流(liu)量儀表、容(rong)積式流量(liang)儀表、質量(liang)式流量儀(yi)表機械漿(jiang)、化學漿或(huo)損紙漿都(dou)是水懸浮(fu)液,其纖維(wei)濃度可在(zai)0.5~12%範圍内波(bo)動。然而,上(shang)述懸浮液(ye)的流量是(shi)在纖維濃(nong)度不大于(yu)5%時來測量(liang)的。當紙漿(jiang)流速小時(shi),纖維發生(sheng)沉澱結塊(kuai)。這種紙漿(jiang)特性在選(xuan)擇流量測(ce)量儀表的(de)結構時應(ying)當考慮。爲(wei)了測量紙(zhi)漿流量,可(ke)采用變壓(ya)降式流量(liang)計、容積式(shi)流量計、
電(dian)磁流量計(ji)
。
制漿造紙(zhi)生産中所(suo)用的大量(liang)液體,其中(zhong)包括所有(you)的紙漿懸(xuan)浮液都有(you)大于10微姆(mu)/厘米的電(dian)導率。這就(jiu)可以用電(dian)磁流量計(ji)來測量流(liu)量。這種流(liu)量計沒有(you)使管道公(gong)稱直徑縮(suo)小的部件(jian)或者可能(neng)被纖維所(suo)堵塞的部(bu)件,這一點(dian)在測量紙(zhi)漿流量或(huo)者污穢液(ye)體時特别(bie)重要因此(ci),近年來測(ce)量紙漿流(liu)量的電磁(ci)方法得到(dao)了廣泛的(de)應用。
2.電磁(ci)流量計的(de)測量原理(li)
由電磁感(gan)應定律可(ke)以知道,導(dao)體在磁場(chang)中切割磁(ci)力線運動(dong)将産生感(gan)應電勢,感(gan)應電勢的(de)大小與磁(ci)場的感應(ying)強度、導體(ti)在磁場中(zhong)的長度及(ji)運動速度(du)成比例。其(qi)感應電勢(shi)大小可按(an)下式計算(suan)
UE=BDV·10-8 (1.1)
式中UE——感應(ying)電勢,V;
B——磁感(gan)應強度,高(gao)斯;
D——管道直(zhi)徑,即導體(ti)垂直切割(ge)磁力線的(de)長度,cm;
v——垂直(zhi)于磁力線(xian)方向的流(liu)體速度.Cm/s。
應(ying)強度B不變(bian)時,K就是一(yi)個常數。這(zhe)時感應電(dian)勢則與體(ti)積流量具(ju)有線性關(guan)系4得感應(ying)電勢,就可(ke)确定流量(liang)。
3.電磁流量(liang)計的設計(ji)選型
電磁(ci)流量計由(you)變送器及(ji)轉換器組(zu)成。變送器(qi)将被測流(liu)體的流量(liang)轉換爲相(xiang)應的感應(ying)電勢,轉換(huan)器将變送(song)器輸出的(de)感應電勢(shi)信号放大(da)并轉換成(cheng)标準信号(hao)(010mA或420mA)或标準(zhun)電壓信号(hao)(0一5V或15V)。
3.1電磁(ci)流量計的(de)結構形式(shi)
根據結構(gou)形式,電磁(ci)流量計一(yi)般可分爲(wei)一體式和(he)分體式。
一(yi)體式電磁(ci)流量計
安(an)裝簡單、方(fang)便,使其适(shi)用于高溫(wen)、水浸等惡(e)劣環境。
3.2電(dian)磁流量計(ji)的性能價(jia)格比
首先(xian)應對比被(bei)測介質的(de)物理特性(xing)考察電磁(ci)流量計的(de)電導率要(yao)求。電磁流(liu)量計要求(qiu)被測介質(zhi)爲導電性(xing)液體,導電(dian)率一般應(ying)>5S/cm。對于水,有(you)的要求水(shui)的導電率(lü)>20S/cm。
其次,電磁(ci)流量計的(de)測量精度(du)應滿足生(sheng)産及控制(zhi)要求。在制(zhi)漿造紙生(sheng)産過程中(zhong),各種漿液(ye)測量的電(dian)磁流量計(ji)的精度應(ying)高于其它(ta)介質的測(ce)量精度。
3.3電(dian)磁流量計(ji)口徑的選(xuan)擇
a.選擇傳(chuan)感器的口(kou)徑與連接(jie)的工藝管(guan)道口徑相(xiang)同。
這種選(xuan)擇安裝方(fang)便,不要異(yi)徑管。但它(ta)的前提是(shi)管内流體(ti)的流速應(ying)在0.3m/s.12m/s範圍。适(shi)用于新工(gong)程剛上馬(ma),流速處于(yu)較低的狀(zhuang)态,當後期(qi)工程上去(qu)後,管内流(liu)速就處于(yu)較高狀況(kuang),隻要在現(xian)場更改儀(yi)表的量程(cheng),不需要更(geng)換儀表
b.選(xuan)用傳感器(qi)的口徑與(yu)連接工藝(yi)管道口徑(jing)不相同
這(zhe)種選擇适(shi)用以下幾(ji)種情況:
(1)管(guan)道内的流(liu)速偏低,工(gong)藝流量又(you)較穩定,爲(wei)滿足儀表(biao)對流速範(fan)圍的要求(qiu),在儀表部(bu)分提高流(liu)速,選擇傳(chuan)感器口徑(jing)小于工藝(yi)管道口徑(jing),在傳感器(qi)的前後fr加(jia)接異管。
(2)從(cong)價格上考(kao)慮,對于大(da)口徑電磁(ci)流量計,口(kou)徑越大,價(jia)格越高。對(dui)管道内流(liu)速偏低,工(gong)藝參數穩(wen)定的情況(kuang),可選用口(kou)徑較小的(de)傳感器,這(zhe)不僅可使(shi)儀表運行(hang)在較好的(de)各種狀态(tai)下,還可降(jiang)低儀表的(de)投資費用(yong)。
異徑管的(de)中心錐角(jiao)不大于l5。,越(yue)小越好。
加(jia)裝異徑管(guan)會産生壓(ya)力損失。
3.4電(dian)極形式的(de)選擇
一般(ban)來說,不産(chan)生結晶、結(jie)疤、不玷污(wu)電極的介(jie)質可用标(biao)準電極,否(fou)則用刮刀(dao)式電極來(lai)清垢:對測(ce)污泥的場(chang)合,可選用(yong)可更換式(shi)電極。
3.5電極(ji)材料的選(xuan)擇
電磁流(liu)量計的電(dian)極必須由(you)非導磁的(de)導電材料(liao)制成.通常(chang)采用的材(cai)料是不鏽(xiu)鋼和哈氏(shi)合金,也有(you)用鉑、黃金(jin)或不鏽鋼(gang)鍍鉑制成(cheng)。由于電極(ji)需要直接(jie)與被測流(liu)體接觸,應(ying)根據被測(ce)介質的腐(fu)蝕性選定(ding)電極材料(liao)。哈氏台金(jin)能耐弱酸(suan)堿腐蝕廣(guang)泛應用于(yu)造紙行業(ye)。
3.6襯裏材料(liao)的選擇
應(ying)根據被測(ce)介質的腐(fu)蝕性、磨損(sun)性及溫度(du)來選擇。硬(ying)、軟橡膠及(ji)氯丁橡膠(jiao)可耐一般(ban)的弱酸、堿(jian)腐蝕,耐溫(wen)65"C。軟氯丁橡(xiang)膠有耐磨(mo)性,聚四氟(fu)乙烯幾乎(hu)能耐熱磷(lin)酸以外的(de)所有強酸(suan)、堿腐蝕,介(jie)質溫度可(ke)達180~C,但不耐(nai)磨損。聚氨(an)酯橡膠有(you)較好的磨(mo)損性,但不(bu)耐酸、堿腐(fu)蝕,耐溫性(xing)也差,介質(zhi)溫度小于(yu)40℃。
3.7防護等級(ji)的選擇
防(fang)護等級應(ying)根據工作(zuo)環境及儀(yi)表實際的(de)條件選定(ding)。若儀表在(zai)地面以下(xia)的,經常受(shou)水淹的,宜(yi)選用IP68;若儀(yi)表安裝在(zai)地面以上(shang)的,可選用(yong)IP65。
3.8接地環的(de)選擇
若連(lian)接儀表的(de)管道是(相(xiang)對于被測(ce)介質)絕緣(yuan)性的,則要(yao)用接地環(huan),可用普通(tong)型.它的材(cai)質應與被(bei)測介質的(de)腐蝕性相(xiang)适應。
若被(bei)測介質是(shi)磨損性的(de),則宜選用(yong)帶頸接地(di)環,以保護(hu)進、出口端(duan)的襯罩,延(yan)長使用壽(shou)命。
3.9電磁流(liu)量轉換器(qi)
電磁流量(liang)轉換器與(yu)傳感器相(xiang)互配合,實(shi)現流量信(xin)号的轉換(huan)。轉換器應(ying)能滿足傳(chuan)感器的要(yao)求,當傳感(gan)器内阻高(gao)時,轉換器(qi)有較高的(de)輸入阻抗(kang)與之相匹(pi)配;傳感器(qi)輸出的感(gan)應電勢信(xin)号很弱,而(er)且伴有各(ge)種幹擾信(xin)号,轉換器(qi)除放大感(gan)應電勢外(wai),還需消除(chu)幹擾信号(hao),保證儀表(biao)正常工作(zuo);傳感器的(de)磁場強度(du)不變,轉換(huan)器提供給(gei)傳感器的(de)工作電源(yuan)應是穩定(ding)電源。電磁(ci)流量轉換(huan)器最好采(cai)用微處理(li)機型的轉(zhuan)換器,用它(ta)來控制勵(li)磁電壓,按(an)被測流體(ti)性質選擇(ze)勵磁方式(shi)和頻率,可(ke)以排除同(tong)相幹擾和(he)正交幹擾(rao)。
3.1l電纜的敷(fu)設
信号電(dian)纜
和勵磁(ci)電纜必須(xu)嚴格分開(kai),不能敷設(she)在同一根(gen)管子内或(huo)平行敷最(zui)更不能絞(jiao)合在一起(qi)。不要将多(duo)餘的電纜(lan)纏繞在一(yi)起。
信号電(dian)纜和勵磁(ci)電纜要求(qiu)單獨穿在(zai)鋼管内,這(zhe)樣既可以(yi)屏蔽外界(jie)擾又安全(quan)不受任何(he)機件壓傷(shang)、碰斷。希望(wang)信号與勵(li)磁電纜盡(jin)可能短。
4.電(dian)磁流量計(ji)選型設計(ji)
電磁流量(liang)計生産過(guo)程和産品(pin)質量對自(zi)動控制水(shui)平有較高(gao)的要求。與(yu)控制系統(tong)相配套的(de)現場儀表(biao)的檔次要(yao)求高。
流量(liang)測量儀表(biao)選型設計(ji)方案如下(xia):
蒸汽、冷凝(ning)水流量采(cai)用差壓式(shi)流量計和(he)标準節流(liu)裝置:重油(you)流量測量(liang)采用質量(liang)流量計;各(ge)種漿液、白(bai)水、廢水、清(qing)水、輔料、塗(tu)料等流體(ti)流量測量(liang)采用電磁(ci)流量計。
例(li)一:測量進(jin)配漿池NBKP漿(jiang)流量。介質(zhi):NBKP漿濃度3.7%溫(wen)度50℃流量範(fan)圍0~35i/s工藝管(guan)徑DN100。工藝管(guan)道采用不(bu)鏽鋼管道(dao)。
電磁流量(liang)計選型:
(1)采(cai)用分體式(shi)電磁流量(liang)計,傳感器(qi)型号10DX31ll測量(liang)精度爲0.4%;信(xin)号轉換器(qi)型号50XM2000。
(2)對照(zhao)流量列線(xian)圖,傳感器(qi)口徑爲DN100。不(bu)縮徑,減少(shao)壓損。
(3)電極(ji)結構采用(yong)标準電極(ji)。
(4)電極材料(liao)爲哈氏C.4标(biao)準PTFE/DFA。
(5)襯裏材(cai)料爲PTFE。
(6)防護(hu)等級IP67。
(7)管道(dao)連接型式(shi)法蘭連接(jie),材質不鏽(xiu)鋼1.4571(316Ti)
(8)電源頻(pin)率50HZ,激磁頻(pin)率121/4HZ。
例二:測(ce)量水流量(liang)。介質:水溫(wen)度20"C流量範(fan)圍0~20001/min工藝管(guan)徑DN250
電磁流(liu)量計選型(xing):
(1)采用
分體(ti)式電磁流(liu)量計
,傳感(gan)器型号10D.X41ll測(ce)量精度爲(wei)0.5%号轉換器(qi)型号50XE4100。
(2)對照(zhao)流量列線(xian)圖,傳感器(qi)口徑爲DN250。不(bu)縮徑,減少(shao)壓損。
(3)電極(ji)結構采用(yong)标準電極(ji)。
(4)電極材料(liao)爲不鏽鋼(gang)1.4751
(5)襯裏材料(liao)爲PTFE
(6)防護等(deng)級IP67。
(7)管道連(lian)接型式法(fa)蘭連接,材(cai)質不鏽鋼(gang)14571(316Ti)。
(8)電源頻率(lü)50HZ,激磁頻率(lü)61/4HZ
5.電磁流量(liang)計的特點(dian)
電磁流量(liang)計應用法(fa)拉第電磁(ci)感應定律(lü)實現對導(dao)電流體的(de)流量測量(liang),電磁流量(liang)計的優點(dian)可歸納如(ru)下:
(1)電磁流(liu)量計可廣(guang)泛用于測(ce)量各種工(gong)業導電液(ye)體或漿液(ye)。特别适用(yong)于各種強(qiang)酸、強堿及(ji)_鹽類的腐(fu)蝕型液體(ti)介質,計量(liang)這些介質(zhi)的連續流(liu)量或脈動(dong)流量弛可(ke)用來測量(liang)各種污穢(hui)、懸浮顆粒(li)的液體或(huo)大管徑流(liu)量。電磁流(liu)量計這些(xie)獨特用途(tu)是其它一(yi)些流量計(ji)不具備的(de)。
(2)電磁流量(liang)計變送器(qi)内徑與被(bei)測流體管(guan)道内徑完(wan)全相同,無(wu)阻力元件(jian),不會對體(ti)造成壓力(li)損失,這一(yi)優點也是(shi)阻力測量(liang)元件的流(liu)量儀表不(bu)具備的。
(3)電(dian)磁流量變(bian)送器的輸(shu)出信号與(yu)被測流體(ti)的體積流(liu)量呈線性(xing)關系這一(yi)特點同
渦(wo)街流量計(ji)
一樣,量程(cheng)變換容易(yi),測量範圍(wei)大,電磁流(liu)量變送器(qi)的口徑從(cong)2.5mm到2.6m,流速從(cong)0.3m/s到10m/s。
(4)電磁流(liu)量計測量(liang)被測液體(ti)工作狀态(tai)下的體積(ji)流量,測量(liang)原理中不(bu)涉及流體(ti)的溫度、壓(ya)力、密度和(he)粘度的影(ying)響。
(5)電磁流(liu)量計反應(ying)迅速,可以(yi)測量脈動(dong)流量。
電磁(ci)流量計的(de)缺點可歸(gui)納下列幾(ji)個方面:
(1)電(dian)磁流量計(ji)的應用有(you)一定的局(ju)限性,它隻(zhi)能測量導(dao)電介質的(de)液體流量(liang),不能測量(liang)非導電介(jie)質的流量(liang)。
(2)電磁流量(liang)計是通過(guo)測量導電(dian)液體的速(su)度确定工(gong)作狀态下(xia)的體積流(liu)量。按照計(ji)量要求,對(dui)于液态介(jie)質,應測量(liang)質量流量(liang),測量質量(liang)流量應涉(she)及到流體(ti)的密度,不(bu)同流量介(jie)質具有不(bu)同的密度(du),而且随溫(wen)度變化。如(ru)果電磁流(liu)量轉換器(qi)不考慮流(liu)體密度僅(jin)給出常溫(wen)狀态下的(de)體積流量(liang)是不台适(shi)的。随着微(wei)處理機的(de)應用,電磁(ci)流量轉換(huan)器智能化(hua)後,應增強(qiang)運算功能(neng),引入不同(tong)流體介質(zhi)的密度信(xin)号并進行(hang)計算,得到(dao)質量流量(liang)。
(3)電磁流量(liang)計的安裝(zhuang)與調試比(bi)其它流量(liang)計複雜,且(qie)要求更嚴(yan)格。變送器(qi)和轉換器(qi)必須配套(tao)使用,兩者(zhe)之間不能(neng)用兩種型(xing)号的儀表(biao)配用。在安(an)裝變送器(qi)時,從安裝(zhuang)地點的選(xuan)擇到具體(ti)的安裝調(diao)試,必須嚴(yan)格按産品(pin)說明書要(yao)求進行。安(an)裝地點不(bu)能有振動(dong),不能有強(qiang)電磁場。在(zai)安裝時必(bi)須使變送(song)器和管道(dao)有良好的(de)接觸及良(liang)好的接觸(chu)及良好的(de)接地。變送(song)器的電位(wei)以被測流(liu)體電位爲(wei)基礎,要求(qiu)被測流體(ti)電位穩定(ding),使變送器(qi)與被測流(liu)體等電位(wei)。在使用時(shi),必須排盡(jin)測量管中(zhong)存留的氣(qi)體,否則會(hui)造成測量(liang)誤差。
(4)電磁(ci)流量計用(yong)來測量帶(dai)有污垢的(de)粘性流體(ti)時,粘性物(wu)或沉澱物(wu)附着在測(ce)量管内壁(bi)或電極上(shang).使變送器(qi)輸出電勢(shi)變化,帶來(lai)測量誤差(cha),電極上污(wu)垢物達到(dao)一定厚度(du),可能導緻(zhi)儀表無法(fa)測量,因此(ci)在使用中(zhong)應注意對(dui)污垢物或(huo)沉澱物的(de)沖洗,保持(chi)電極清潔(jie),盡可能減(jian)少儀表測(ce)量誤差。
使(shi)用電磁流(liu)量計應注(zhu)意的問題(ti):
(1)變送器的(de)安裝位置(zhi),要選擇在(zai)任何時候(hou)測量導管(guan)内部都能(neng)充滿液體(ti)以防止由(you)于量導管(guan)内沒有液(ye)體而指針(zhen)不在零點(dian)所引起的(de)錯覺最好(hao)是垂直1安(an)裝,便減少(shao)由于液體(ti)流過在電(dian)極上出現(xian)氣泡造成(cheng)誤差。
(2)電磁(ci)流量計的(de)信号比較(jiao)微弱,在滿(man)量程時隻(zhi)有2.5~8mV,流量很(hen)小時,輸出(chu)僅有幾微(wei)伏,外界咯(ge)有幹擾就(jiu)能影響測(ce)量的精度(du)。因此,變送(song)器外殼、屏(ping)蔽線、測量(liang)導管,以及(ji)變送器兩(liang)端的管道(dao)都要接地(di)。并且要求(qiu)單獨設置(zhi)接地點,絕(jue)對不要連(lian)接在電機(ji)、電器等的(de)地線或上(shang)下水道上(shang)。轉換部分(fen)已通過電(dian)纜線接地(di),且勿再行(hang)接地,以免(mian)因地電位(wei)的不同而(er)引入幹擾(rao)。
(3)變送器的(de)安裝和地(di)點要遠離(li)一切磁場(chang)(例如大功(gong)率電機、變(bian)壓器等)不(bu)能有振動(dong)。
(4)變送器和(he)和二次儀(yi)表使用電(dian)源中的同(tong)一相線,否(fou)則由于檢(jian)測信号和(he)反饋信号(hao)相關120。,使儀(yi)表不能正(zheng)常工作。
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