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液碱流量计在氯碱工业中案列分析
浏览:43 发布日期:2018-07-12
氯碱行业工艺介质多为酸、碱、盐等电解质,基于电磁流量计的丈量原理,决议了其在该行业的应用有很大的优势。本文引见的选型准绳具有通用性,但力图在详细的每一项目的选型时,较偏重于分离氯碱行业的特性。
1电磁流量计的丈量原理及特性 
1.1丈量原理
电磁流量计的丈量原理见图1
电磁流量计的丈量原理图
  电磁流量计的丈量原理基于法拉第电磁感应定律,导电液体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电势,其感应电势(流量信号)E为:
E=KBDV(1)
式中:K—仪表常数;
B—磁感应强度;
V—流体均匀流速,m/s;
D—丈量管内径,mm。
 
  液碱流量计丈量流量时,导电性液体以速度V流过垂直于活动方向的磁场,在丈量电极上感应出一个与均匀流速成正比的电压,其感应电压信号经过一对或一对以上与液体直接接触的电极检出,并经由转换器的智能化处置,然后送LCD显现或转换成4~20mADC规范信号、频率信号和Hart等协议通讯的输出。
1.2特性
(1)流量的丈量不受流体的密度、黏度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与均匀流速呈线性关系,丈量精度高。
(2)电磁流量计可在一种典型介质(普通为水)下标定或校准,而用于其他介质(液体)时无需附加修正。
(3)丈量管道内无可动部件及阻流体,因而,没有附加的压力损失,在大口径丈量中节约泵能耗是选用它的重要缘由,特别在工艺管道压力不高或依托水头自流状况下采用更为有利。
2电磁流量计的选型
2.1选用条件
  选用电磁流量计的前提条件是被测流体必需具备一定的导电性,电导率>5μS/cm。被测介质不应含有较多的铁磁性介质及大量气泡。
  液体的电导率可查阅有关手册,短少现成数据则可取样用电导率仪测定,但有时也有从管线上取样去实验室测定以为可用,而实践电磁流量计却不能工作的状况。这是由于测电导率时的液体与管线内的液体有差异,譬如液体在运送的过程中吸收了大气中的Cl2、CO2或NOX,生成盐酸、碳酸或硝酸,从而招致电导率增大,这在氯碱厂尤为常见。
  电导率若接近下限值有可能呈现晃动现象,诸如低度蒸馏水、去离子水等。通常以为能稳定丈量的电导率比下限值要高一两个数量级。
2.2口径确实定
  口径确实定主要是依据工艺上的体积流量,分离工艺管道的尺寸,选择适宜的流量计口径,使经过传感器的流体均匀流速在适宜的范围内(通常为0.3~10.0m/s)。
  详细地说,测黏度不高的干净介质,经济流速是1.5~3.0m/s。测易结晶、黏度稍大或有堆积物的溶液时,应恰当地进步流速,3.0~4.0m/s为宜,起到自洁,避免粘附、堆积等作用;测矿浆等磨损性流体时,应恰当降低流速,以1.0~2.0m/s为宜,以降低对衬里和电极的磨损。测接近阀值的低导电率液体,应尽可能运用较低流速(略小于0.5m/s,最大不超越l.0m/s),以减轻因流速高,活动噪声增加而呈现仪表输出晃动的现象。实践应用很少超越7m/s,超越10m/s则更不引荐采用。
口径计算办法:关于公式(2),取π=3.14,则公式(2)演化为
qv=2.826×10-3D2V(5)
假定被测流体流速范围为0.3~10.0m/s,则
qvmin=8.478×10-4D2(6)
qvmax=2.826×10-2D2(7)
  关于经过某一口径流量计的流体,其最小流和最大流量必需契合公式(6)、(7)的计算结果。
 
  V1处在允许的0.3~10.0m/s流速范围的低端,而V2处在较经济的流速点,因而,可选用流量计的口径为覫50mm,与工艺管道口径相同。
  有时管道内的流速偏低或从仪表价钱上思索,可选用口径较小的流量计,这不只可使仪表运转在较好的工作状态下,还能够降低仪表的投资费用,此时就要在传感器两端加装异径管。
  案例2某长间隔输水管线工程,保送管道口径为800mm,最大流量为1000m3/h,肯定电磁流量计的口径。
依据公式(8)计算出管道内液体的流速:
 
  圆整后,可选用500mm口径的电磁流量计,并在流量计两端加装异径管。经公式(8)验算,经过电磁流量计的流体流速为1.416m/s。
  为了在加装异径管后不过多影响流速场的散布,不影响流量计的精度,通常请求异径管的中心锥角不大于15°,越小越好。
有的选型材料细致地给出了异径管压力损失的计算,这通常是没有必要的。当异径管的中心锥角不大于15°时,总的压力损失通常为100Pa以下。
  譬如此例,若选异径管的中心锥角α=8°。经计算(细致计算办法请查阅相关材料,或咨询工艺专业),异径管总的压力损失为69.73Pa。
  此例中,经过加装异径管,使流速进步到了较经济的流速,有利于丈量。同时,DN500电磁流量计的价钱要比DN800的价钱低30%左右,投资较省。而68.7Pa的压力损失简直是能够疏忽不计的。
异径管的装置见图2。
电磁流量计小角度锥形渐缩、渐扩异径管的装置表示图
2.3电极方式及资料的选择
2.3.1电极方式的选择
  普通来说,不产生结晶、结疤、不沾污电极的干净介质可用规范电极,否则,用刮刀式电极来清垢。对测污泥的场所,可选用刮刀式电极或可改换式电极。
2.3.2电极资料的选择
  应依据被测介质的腐蚀性,由用户担任选定。对普通介质,可查有关防腐蚀手册。但因腐蚀性介质多种多样,有些介质(譬如各种比例和品种的混酸)在现成的材料中常常找不到答案,可与制造商联络,由用户提供腐蚀性介质,制造商提供待试资料,在规则条件下做挂片实验。
常用电极资料的耐腐蚀性能可参考表1。
 
  在氯碱行业中,测循环水可选用316L电极;烧碱可选用哈氏合金C或不锈钢电极(优先选用哈氏合金C);测盐水及盐酸可选用钽电极,含游离氯的电解槽返回盐水可选用钛电极;三氯化铁、碳酸钠、次氯酸钠溶液(盐水工段较常见的介质)可选钛电极。
2.4衬里资料的选择
应依据介质的腐蚀性,磨损性及温度来选择。
常用衬里资料的主要性能及适用范围见表2。
 
  特别提出的是,特氟隆是一种氟化塑料,耐强酸、强碱的腐蚀,同时具有良好的耐高温性,高温下不变形,不降低绝缘阻抗。可用于丈量大多数强酸、强碱、强氧化剂等强腐蚀性介质、卫生类介质。氯碱行业中丈量强酸(HCl)、强碱(NaOH)及盐(NaCl)多采用此种衬里资料。
2.5防护等级的选择
  依照国标GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)的请求分离仪表实践的运用条件选定恰当的防护等级。若仪表在空中以下,经常受水淹的,宜选用IP68;若仪表装置在空中以上的,可选用IP65。
氯碱工业通常选用IP65以上的防护等级。
2.6接地环的选择
  若衔接仪表的管道(相关于被测介质)是绝缘性的,则要用接地环。接地环的资料能够与电极资料相同,普通可选与管道资料耐腐蚀性相同即可。若被测介质是磨损性的,则宜选用带颈接地环,以维护进、出口端的衬里,延长运用寿命。
特别强调的是,电解槽沿着电解液的漏电流很大,这将招致管道中杂散电流很大,会惹起很严重的干扰,直接影响到电磁流量计的正常丈量。可将流量传感器与其衔接的工艺管道之间停止电气隔离。详细装置办法见图3。
电磁流量计传感器在杂散电流很强的管道上装置表示图
2.7壳体资料的选择
  氯碱工业由于大功率变压器、大电流电解槽的存在,四周磁场比拟强。在选择电磁流量计的壳体资料时,宜选用铸铁、钢等有较好磁屏蔽作用的铁磁性资料,不宜选用铝、玻璃钢等非铁磁性资料。
3结语
  电磁流量计的选型是仪表应用中十分重要的工作,有关材料标明,仪表在实践应用中有很大一局部毛病是由仪表选型错误或装置错误形成的,对此应惹起有关企业,特别是氯碱企业的足够注重。


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