摘要(yao)：電磁流量(liang)計 測量管(guan)的抗腐蝕(shi)性優點決(jue)定了其在(zai)氯堿燒堿(jian)工序中被(bei)廣泛✨的應(ying)用，而其中(zhong)流量計選(xuan)型的技術(shu)要點主要(yao)集中體現(xian)在口徑的(de)确定、測量(liang)電極的材(cai)質與襯裏(li)材質、接🈚地(di)環或🚶接地(di)電極的選(xuan)擇及電解(jie)工序工藝(yi)的特殊性(xing)上。
一、引言(yan)
　　氯堿燒堿(jian)生産過程(cheng)中的液體(ti)介質多爲(wei)腐蝕性較(jiao)✨強電解質(zhi)，如鹽水、鹽(yan)酸、燒堿、次(ci)氯酸鈉等(deng)；這種強腐(fu)蝕性生産(chan)工藝環境(jing)及電磁流(liu)量計抗腐(fu)蝕方面的(de)❌優點，決🐇定(ding)了電磁流(liu)量計在氯(lü)堿燒堿工(gong)序中正被(bei)廣泛地應(ying)用。爲實現(xian)流量的準(zhun)确、可靠測(ce)量，節約投(tou)資成本，電(dian)磁流量計(ji)的正确選(xuan)型顯得尤(you)爲重要。下(xia)✉️面，就氯堿(jian)燒🌈堿生産(chan)過程中電(dian)🏃‍♂️磁流量計(ji)設計選型(xing)及應用方(fang)🥵面的體🚶會(hui)和經驗作(zuo)些總❓結。
電(dian)磁流量計(ji)的工作原(yuan)理。
　　電磁流(liu)量計的測(ce)量原理是(shi)基于法拉(la)第電磁感(gan)應定律:即(ji)導體介質(zhi)在磁場介(jie)質中切割(ge)磁力線運(yun)動時在其(qi)兩端産生(sheng)感應電動(dong)勢。如圖1所(suo)示，導電介(jie)質在垂直(zhi)于磁場的(de)非磁性測(ce)量管内流(liu)🈚動，與流動(dong)方向垂直(zhi)的方向上(shang)産🏒生與流(liu)量成比例(li)的㊙️感應電(dian)勢🚶‍♀️,電動勢(shi)的方🏒向按(an)“弗來明右(you)手規則”，其(qi)感應電勢(shi)E爲🔴:E==KBVD式中:E-感(gan)應電🔱動勢(shi)(與流速成(cheng)正比);K一比(bi)例常數;。B_磁(ci)場強度(線(xian)圈電感);V_測(ce)量管内介(jie)質的平均(jun)流速;4D--電極(ji)間距(測量(liang)管的内徑(jing))。
　　測量流量(liang)時，其感應(ying)電勢通過(guo)二個與介(jie)質直接接(jie)觸的測量(liang)電極檢測(ce)出來,并通(tong)過電纜送(song)至轉換器(qi)進行📱智能(neng)化處理,然(ran)後在+LCD.上顯(xian)示或轉換(huan)成标準信(xin)号4~20mA和0~1kHz輸出(chu)。

表一(yi)氯堿燒堿(jian)工序中常(chang)用電極材(cai)料介紹

材(cai)料	代号	耐(nai)腐蝕性及(ji)具體使用(yong)範圍
不鏽(xiu)鋼316L	V	用于工(gong)業用水、生(sheng)活用水、污(wu)水等弱腐(fu)蝕性的介(jie)質☁️及中性(xing)溶液和碳(tan)酸、醋酸等(deng)弱酸。目前(qian)，在氯堿中(zhong)主要應用(yong)于循環水(shui)、生産水、弱(ruo)酸性的廢(fei)水、小于30℃的(de)低濃度燒(shao)堿溶液流(liu)量的測量(liang)。
哈氏合金(jin)C	Hc	耐氧化性(xing)酸，如硝酸(suan)、鉻酸與硫(liu)酸的混合(he)物，也耐氧(yang)化性的鹽(yan)類，對海水(shui)、堿溶液、氯(lü)化物溶液(ye)有良好的(de)耐腐蝕性(xing)。目前，在氯(lü)堿中主要(yao)應用于40～90℃的(de)30%～50%燒堿溶液(ye)流量的測(ce)量。
钛	Ti	耐海(hai)水、各種氯(lü)化物和次(ci)氯酸鹽及(ji)多種氫氧(yang)化物的腐(fu)蝕。目前，在(zai)氯堿中主(zhu)要應用于(yu)鹽水、次氯(lü)酸鈉💛流量(liang)的測量。
钽(tan)	Ta	除了氫氟(fu)酸、燒堿以(yi)外，幾乎能(neng)耐一切化(hua)學介質的(de)腐蝕。目前(qian)，在氯堿中(zhong)主要應用(yong)于鹽水、次(ci)氯酸鈉、鹽(yan)💜酸、硫🔆酸流(liu)量的測量(liang)。

三、流量計(ji)口徑的确(que)定
　　 電磁流(liu)量計能夠(gou)測量較寬(kuan)流量(流速(su))範圍的流(liu)體，通常✉️爲(wei)流速0.3～10.0m/s；流量(liang)計的口徑(jing)一般等于(yu)工藝管道(dao)口徑，亦👅可(ke)小于或大(da)于工藝🈲管(guan)道口徑。流(liu)量計口徑(jing)的确定主(zhu)要是根據(ju)工藝上的(de)體積流量(liang)，結合工藝(yi)管道的尺(chi)寸，兼顧測(ce)量準确性(xing)、經❗濟性和(he)耐用性方(fang)面考慮，選(xuan)擇合适的(de)流量計口(kou)徑，使通過(guo)傳感器的(de)流💋體平均(jun)流速在合(he)适的範圍(wei)内✉️，推薦使(shi)用的流♋速(su)範圍一般(ban)爲1.0～5.0m/s。在這個(ge)📐範圍内🌈，流(liu)量計測量(liang)精度高、線(xian)性好、壓損(sun)小，介質對(dui)流😄量計襯(chen)裏和電極(ji)的磨損也(ye)相對較小(xiao)些。此外，對(dui)于含🔅有固(gu)體懸浮顆(ke)粒的流🐉體(ti)介㊙️質，推薦(jian)使用的流(liu)速範圍爲(wei)1.0～3.0m/s，這樣有助(zhu)于避免流(liu)速過高造(zao)成固體懸(xuan)浮顆粒對(dui)流量計襯(chen)裏和電極(ji)的過快🏃磨(mo)損，延長使(shi)用壽命，如(ru)鹽泥流量(liang)；而對于易(yi)結晶、黏度(du)稍大或有(you)沉積物的(de)流體介質(zhi)，可适當地(di)提高流速(su)，推薦使💃🏻用(yong)的流速範(fan)圍爲流速(su)、流量與口(kou)徑三者關(guan)系如下式(shi)：V=354Q/D2
式中：V—————流速(su)，m/s；Q—————流量，m3/h；D—————口徑(jing)，mm。
　　例如，在燒(shao)堿電解工(gong)序中，進電(dian)解槽的鹽(yan)水流量計(ji)量程爲0~50m3/h,工(gong)藝管道口(kou)徑爲DN100;當電(dian)磁流量計(ji)的口徑分(fen)别選擇DN100和(he)DN80時，根據上(shang)㊙️述公👨‍❤️‍👨式計(ji)算,鹽水的(de)流速分别(bie)爲1.77m/s和2.76m/s;計算(suan)結果均在(zai)推薦使用(yong)的流速範(fan)圍，但從經(jing)🤟濟性方面(mian)考慮，選擇(ze)❌DN80口徑的流(liu)量計要比(bi)選擇DN100口徑(jing)💃的流量計(ji)可節約1/4~1/5的(de)投資成本(ben)，此時，應該(gai)選用DN80口徑(jing)👌的流量計(ji)。小
.四、流量(liang)計測量電(dian)極、襯裏材(cai)料的選型(xing)及應用。
1、測(ce)量電極材(cai)料的選型(xing)及應用s
　　電(dian)磁流量計(ji)的測量電(dian)極是與工(gong)藝;)質直接(jie)接觸的唯(wei)一金屬🧑🏾‍🤝‍🧑🏼材(cai)料，其作用(yong)是與導線(xian)連接将測(ce)量管中🐇産(chan)生的微🤟弱(ruo)感應電動(dong)勢傳輸到(dao)轉換器中(zhong)的檢測單(dan)元。由🎯于電(dian)磁流量計(ji)的電極部(bu)分處于工(gong)作磁場中(zhong)，爲防止磁(ci)力線在💘電(dian)極上集中(zhong)，電極材料(liao)必須使用(yong)非導磁的(de)金屬材料(liao);并根據工(gong)況介質對(dui)金屬材🏃🏻‍♂️料(liao)的腐蝕速(su)率(mm/a,即每年(nian)被腐蝕掉(diao)的金屬厚(hou)度🌈)來确定(ding)不同的工(gong)況介質選(xuan)擇不同的(de)金屬材料(liao)。下面通過(guo)圖表一的(de)方式介紹(shao)在氯堿燒(shao)堿工序中(zhong)常用的🤩幾(ji)種電極材(cai)料及其使(shi)用範圍。
表(biao)二：常見襯(chen)裏材料的(de)主要性能(neng)及适用範(fan)圍

材料	主(zhu)要性能	适(shi)用範圍
聚(ju)四氟乙烯(xi)	是化學性(xing)能最穩定(ding)的一種塑(su)料，能耐沸(fei)騰的鹽酸(suan)、硫🛀🏻酸、硝酸(suan)和王水，也(ye)能耐濃堿(jian)；耐磨性強(qiang)、粘結性能(neng)差。	-40℃～+180℃；濃酸、堿(jian)等強腐蝕(shi)性介質液(ye)及衛生類(lei)介質。不能(neng)用于✔️負壓(ya)。
（PTFE或F4）	同PTFE；耐磨(mo)性、抗負壓(ya)能力高于(yu)PTFE	＜120℃；濃酸、堿等(deng)強腐蝕性(xing)介質液，能(neng)用于較高(gao)負壓。
聚全(quan)氟乙丙烯(xi)（F46或FEP）	其兼具(ju)PTFE和F46的性能(neng)優點	-40℃～+180℃；濃酸(suan)、堿等強腐(fu)蝕性介質(zhi)液，能耐較(jiao)高負壓。
聚(ju)全氟化烷(wan)氧基(PFA)	耐磨(mo)耗性優越(yue)，爲天然橡(xiang)膠的10倍，耐(nai)腐蝕性差(cha)	＜60℃；适用于含(han)有泥沙、石(shi)礫等固體(ti)顆粒的漿(jiang)液；耐腐蝕(shi)性差，
聚氨(an)酯橡膠(PU)	有(you)極好的彈(dan)性，高度的(de)扯斷力，耐(nai)磨性能好(hao)；耐一般低(di)濃	隻能用(yong)于弱酸弱(ruo)堿等液體(ti)。
氯丁橡膠(jiao)(CR)	度酸、堿、鹽(yan)介質的腐(fu)蝕，不耐氧(yang)化介質的(de)腐蝕。	＜80℃；适用(yong)于水、污水(shui)、弱磨損性(xing)的泥漿礦(kuang)漿。

2、測量管(guan)襯裏材料(liao)的選型及(ji)應用。
　　電磁(ci)流量計正(zheng)常工作的(de)基本條件(jian)之一，是測(ce)量管内壁(bi)🐇除電極處(chu)外，其它地(di)方的法向(xiang)電流爲零(ling)。爲滿足這(zhe)一條件，最(zui)簡單的方(fang)法是将導(dao)電的金屬(shu)測量👄管内(nei)壁♊和法蘭(lan)端面襯以(yi)絕緣襯裏(li)。通🎯俗地講(jiang),用絕緣襯(chen)裏的目的(de)是防止感(gan)應信♊号電(dian)壓被金屬(shu)管短路，可(ke)見絕緣襯(chen)裏在電磁(ci)✍️流量計應(ying)用中的作(zuo)用十分重(zhong)要。由于🏃‍♂️被(bei)👣測導電介(jie)質的流體(ti)種類繁多(duo)，它們的物(wu)理化學特(te)性💘也不盡(jin)🈲相同，不可(ke)能用一種(zhong)絕緣材料(liao)的襯裏來(lai)滿足所有(you)應用電磁(ci)流量計的(de)測量流體(ti)介質的物(wu)理化學特(te)性要求;因(yin)此，在襯裏(li)材料💛的選(xuan)型.上，應重(zhong)點💚考慮測(ce)量介質對(dui)襯裏的耐(nai)溫度、熱沖(chong)擊、高壓🏃、負(fu)壓、磨損、腐(fu)蝕、粘結、附(fu)着等方面(mian)的要求。下(xia)面通過圖(tu)表二的方(fang)式介紹🐇常(chang)見的電磁(ci)流量計測(ce)量管⭕襯裏(li)材料的主(zhu)要性能特(te)點🈲及😘适用(yong)範圍。
五、氯(lü)堿燒堿工(gong)序中接地(di)環和接地(di)電極的選(xuan)型及應用(yong)。
1、接地環和(he)接地電極(ji)的作用。
　　電(dian)磁流量計(ji)在工作過(guo)程中檢測(ce)到的流量(liang)信号電勢(shi)🛀極小，通常(chang)隻有幾個(ge)毫伏的電(dian)勢信号:而(er)導電流體(ti)在任何管(guan)道(絕緣☔或(huo)非絕緣)中(zhong)流動時也(ye)會産生🤟電(dian)勢，這個電(dian)勢💁不是流(liu)量信号🔞本(ben)身，它是“幹(gan)擾信号”;尤(you)其是在✔️導(dao)電性能優(you)良的流體(ti)中，如鹽水(shui)、酸堿溶⛹🏻‍♀️液(ye)等，其流動(dong)👈過程.中産(chan)生的幹擾(rao)信号大小(xiao)甚至會超(chao)過流量信(xin)号本身。這(zhe)個“幹擾信(xin)号在流經(jing)電磁流量(liang)計測量管(guan)時會蠱加(jia)在流量信(xin)号😘電勢上(shang)，從而造成(cheng)轉換器測(ce)量到的👈流(liu)量信号失(shi)真。由于🥵電(dian)磁流量計(ji)轉換器💃🏻的(de)輸入放大(da)器通常爲(wei)差動輸入(ru)設計，那🥵麽(me)，其中一個(ge)“等電位的(de)公✉️共參考(kao)地”是必需(xu)的，這個💋“公(gong)共參考地(di)🔞”是測量的(de)基礎。對于(yu)電磁流量(liang)計的測量(liang)原🍉理來說(shuo)，接地環與(yu)接地電極(ji)是流量計(ji)接地的兩(liang)種形式，其(qi)作用是一(yi)樣的，即通(tong)過接地♊環(huan)或接地電(dian)極與測量(liang)介質直接(jie)接觸、經表(biao)殼與轉換(huan)器的輸入(ru)放大器的(de)“工作地‼️"相(xiang)連，使得放(fang)大器的“工(gong)作地”與信(xin)号源的“地(di)🛀”連接在一(yi)起，共同形(xing)成一個等(deng)電位的公(gong)共參考地(di)”;以此消除(chu)“幹擾信📞号(hao)”對流量測(ce)量的影🏒響(xiang)，确保測量(liang)結果的準(zhun)确性。。
2、接地(di)環和接地(di)電極的選(xuan)型與應用(yong)。
2.1材料的選(xuan)型+
　　接地環(huan)或接地電(dian)極的材料(liao)選擇，原則(ze)上應選擇(ze)與測量電(dian)🈚極相同材(cai)料。在選擇(ze)接地環形(xing)式接地時(shi)，從㊙️節約投(tou)資成本考(kao)慮，接地環(huan)的材料亦(yi)可選擇價(jia)格相對較(jiao)低、耐腐蝕(shi)性稍弱的(de)材☀️料;如在(zai)♌測量鹽水(shui)流量中，電(dian)磁🔅流量計(ji)測量電極(ji)的材料應(ying)選擇钽材(cai)Ta,但接地環(huan)可以選擇(ze)價格相對(dui)便宜的钛(tai)材Ti。需要特(te)别說明的(de)是,在選擇(ze)不可維修(xiu)更換的接(jie)地電極形(xing)式接地時(shi)，降低接地(di)電極材料(liao)的耐腐蝕(shi)性會降低(di)流量計測(ce)量管的整(zheng)體使用壽(shou)命。。
2.2接地形(xing)式的選型(xing)及應用。
　　作(zuo)爲電磁流(liu)量計接地(di)的兩種不(bu)同形式，接(jie)地環和接(jie)🌈地電極👅都(dou)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼可以實現(xian)等電位的(de)“公共參考(kao)地”、消除幹(gan)擾的目的(de)，但兩種接(jie)地形式在(zai)使用過程(cheng)中又有🈲其(qi)各自的優(you)缺點。選用(yong)接地環形(xing)式可以保(bao)護襯裏的(de)翻邊不受(shou)損傷，但比(bi)較耗材，尤(you)其是在測(ce)量鹽水、鹽(yan)酸、高溫燒(shao)堿等強腐(fu)蝕性介質(zhi)時，對材質(zhi)的要求🙇‍♀️很(hen)高，多爲-些(xie)💛如👄Ta、Ti、Hc-276等貴金(jin)屬，使用✨接(jie)地環形式(shi)接😍地"會🔱大(da)大增加投(tou)資成本。
　　生(sheng)産實踐中(zhong)，在介質輸(shu)送管道爲(wei)導電的金(jin)屬管道、且(qie)流量計襯(chen)♋裏不需要(yao)特别保護(hu)的情況，可(ke)在靠近電(dian)磁流量計(ji)本體兩側(ce)的🔞金屬管(guan)道或與管(guan)道焊接的(de)配對法蘭(lan)上焊接“接(jie)地支耳”，以(yi)此實現可(ke)靠接地。相(xiang)反，選用‼️接(jie)地電極形(xing)式比較省(sheng)材，投資成(cheng)本相對較(jiao)低，尤其是(shi)在氯堿燒(shao)堿工序中(zhong)，多數強腐(fu)蝕性介🐅質(zhi)的輸送管(guan)道爲非導(dao)電性的🐆襯(chen)塑管或絕(jue)緣塑料🤟管(guan)，不可能通(tong)過焊接“接(jie)地支耳"的(de)方式實現(xian)可靠接地(di)，而隻能選(xuan)擇接地環(huan)或接地電(dian)極的形式(shi)接地，在此(ci)情形下，一(yi)般應選用(yong)接地電極(ji)的形式接(jie)地;但由🤟于(yu)接地電極(ji)一般都安(an)裝🏒固定在(zai)電磁流量(liang)計測量✔️管(guan)的最低點(dian)♉，在輸送管(guan)道容易結(jie)垢的工況(kuang)條件下，接(jie)地🍉電極會(hui)因結垢被(bei)覆蓋而失(shi)去“接地”的(de)作用，特👅别(bie)是流量✔️計(ji)水平安裝(zhuang)時，選用接(jie)地電極🤞應(ying)予以慎重(zhong)考慮。鑒于(yu)電解鹽水(shui)工藝的特(te)殊🔴性，二次(ci)鹽水精制(zhi)中的電磁(ci)流量計，特(te)别是最靠(kao)近電解槽(cao)的電磁流(liu)量計,如進(jin)電解槽的(de)鹽水、燒堿(jian)和鹽酸⛹🏻‍♀️流(liu)量計，不得(de)選用接地(di)電極形式(shi)接地。這是(shi)因爲，電解(jie)槽中的✌️電(dian)解質通常(chang)有3000~14700A的直流(liu)電流，通過(guo)導電的液(ye)體介質👅容(rong)易發生漏(lou)電現象，“漏(lou)電”到達流(liu)量計測量(liang)管時，會流(liu)經接地電(dian)極對地放(fang)電,使得金(jin)屬制作的(de)接地電極(ji)發生電化(hua)學反應，從(cong)而電化學(xue)腐蝕接地(di)電極，造成(cheng)接地電極(ji)損壞，緻使(shi)電磁流量(liang)計無法正(zheng)常工作。。
六(liu)、結論。
　　綜上(shang)所述，盡管(guan)氯堿燒堿(jian)生産過程(cheng)中的工況(kuang)條件較爲(wei)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼複雜，給電(dian)磁流量計(ji)的選型和(he)應用帶來(lai)了諸多困(kun)難;盡🧑🏽‍🤝‍🧑🏻管如(ru)此，由于在(zai)儀表選型(xing)時很好地(di)了解了工(gong)況條件并(bing)⛱️結合了現(xian)場的✔️實際(ji)情㊙️況，以及(ji)在運行期(qi)間的精心(xin)操作與維(wei)護，目前，燒(shao)堿工序中(zhong)在線使用(yong)的近50台電(dian)磁流量計(ji)運行狀況(kuang)良好，損壞(huai)率不超過(guo)1台/年，确保(bao)了燒堿生(sheng)産安全穩(wen)定運行;并(bing)持續改進(jin)，盡量降低(di)投資成本(ben)。

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