電磁流量計在燒堿中的應用

氯堿燒堿生產(chǎn)過(guò)程中的液體介質(zhì)多為腐蝕性較強電解質(zhì)，如鹽水、鹽酸、燒堿、次氯酸鈉等；這種強腐蝕性生產(chǎn)工藝環(huán)境及電磁流量計抗腐蝕方面的優(yōu)點(diǎn)，決定了電磁流量計在氯堿燒堿工序中正被廣泛地應用。為實(shí)現流量的準確、可靠測量，節約投資成本，電磁流量計的正確選型顯得尤為重要。下面，作者就氯堿燒堿生產(chǎn)過(guò)程中電磁流量計設計選型及應用方面的體會(huì )和經(jīng)驗作些總結。

 

二、電磁流量計的工作原理

電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感應定律：即導體介質(zhì)在磁場(chǎng)介質(zhì)中切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。如圖1所示，導電介質(zhì)在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測量管內流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應電勢，電動(dòng)勢的方向按“弗來(lái)明右手規則”，其感應電勢E為：E=KBVD式中：E---感應電動(dòng)勢（與流速成正比）；K---比例常數；B---磁場(chǎng)強度（線(xiàn)圈電感）；V---測量管內介質(zhì)的平均流速；D---電極間距（測量管的內徑）

測量流量時(shí)，其感應電勢通過(guò)二個(gè)與介質(zhì)直接接觸的測量電極檢測出來(lái)，并通過(guò)電纜送至轉換器進(jìn)行智能化處理，然后在LCD上顯示或轉換成標準信號4～20mA和0～1kHz輸出。

 

圖一 電磁流量計工作原理圖

 

三、流量計口徑的確定

電磁流量計能夠測量較寬流量(流速)范圍的流體，通常為流速0.3～10.0m/s；流量計的口徑一般等于工藝管道口徑，亦可小于或大于工藝管道口徑。流量計口徑的確定主要是根據工藝上的體積流量，結合工藝管道的尺寸，兼顧測量準確性、經(jīng)濟性和耐用性方面考慮，選擇合適的流量計口徑，使通過(guò)傳感器的流體平均流速在合適的范圍內，推薦使用的流速范圍一般為1.0～5.0m/s。在這個(gè)范圍內，流量計測量精度高、線(xiàn)性好、壓損小，介質(zhì)對流量計襯里和電極的磨損也相對較小些。此外，對于含有固體懸浮顆粒的流體介質(zhì)，推薦使用的流速范圍為1.0～3.0m/s，這樣有助于避免流速過(guò)高造成固體懸浮顆粒對流量計襯里和電極的過(guò)快磨損，延長(cháng)使用壽命，如鹽泥流量；而對于易結晶、黏度稍大或有沉積物的流體介質(zhì)，可適當地提高流速，推薦使用的流速范圍為3.0～5.0m/s，這樣有助于測量電極的自清潔、防止電極粘附，如50%燒堿流量。

流速、流量與口徑三者關(guān)系如下式：V=354Q/D2

式中：V---流速，m/s；Q---流量，m3/h；D---口徑，mm。

例如，在燒堿電解工序中，進(jìn)電解槽的鹽水流量計量程為0～50m3/h，工藝管道口徑為DN100；當電磁流量計的口徑分別選擇DN100和DN80時(shí)，根據上述公式計算，鹽水的流速分別為1.77m/s和2.76m/s；計算結果均在推薦使用的流速范圍，但從經(jīng)濟性方面考慮，選擇DN80口徑的流量計要比選擇DN100口徑的流量計可節約1/4～1/5的投資成本，此時(shí)，應該選用DN80口徑的流量計。

 

四、流量計測量電極、襯里材料的選型及應用<

1、測量電極材料的選型及應用

電磁流量計的測量電極是與工藝介質(zhì)直接接觸的較少金屬材料，其作用是與導線(xiàn)連接將測量管中產(chǎn)生的微弱感應電動(dòng)勢傳輸到轉換器中的檢測單元。由于電磁流量計的電極部分處于工作磁場(chǎng)中，為防止磁力線(xiàn)在電極上集中，電極材料必須使用非導磁的金屬材料；并根據工況介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率（mm/a，即每年被腐蝕掉的金屬厚度）來(lái)確定不同的工況介質(zhì)選擇不同的金屬材料。下面通過(guò)圖表一的方式介紹在氯堿燒堿工序中常用的幾種電極材料及其使用范圍。

 

2、測量管襯里材料的選型及應用

電磁流量計正常工作的基本條件之一，是測量管內壁除電極處外，其它地方的法向電流為零。為滿(mǎn)足這一條件，好簡(jiǎn)單的方法是將導電的金屬測量管內壁和法蘭端面襯以絕緣襯里。通俗地講，用絕緣襯里的目的是防止感應信號電壓被金屬管短路，可見(jiàn)絕緣襯里在電磁流量計應用中的作用十分重要。由于被測導電介質(zhì)的流體種類(lèi)繁多，它們的物理化學(xué)特性也不盡相同，不可能用一種絕緣材料的襯里來(lái)滿(mǎn)足所有應用電磁流量計的測量流體介質(zhì)的物理化學(xué)特性要求；因此，在襯里材料的選型上，應重點(diǎn)考慮測量介質(zhì)對襯里的耐溫度、熱沖擊、高壓、負壓、磨損、腐蝕、粘結、附著(zhù)等方面的要求。下面通過(guò)圖表二的方式介紹常見(jiàn)的電磁流量計測量管襯里材料的主要性能特點(diǎn)及適用范圍。