基于電磁流量計在大型鉀肥項目中應用

上海自動化儀表對于鉀肥生產(chǎn)企業(yè)而言，生產(chǎn)過程中另外一個重要參數(shù)就是流量，流量就是單位時間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體數(shù)量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來表示，其單位分別是m3/h、L/h、kg/h等。流量計是指測量流體流量的儀表，它能指示和記錄某瞬時流體的流量值，計量表是指測量流體總量的儀表，它能累計某段時間間隔內(nèi)流體的總量，即各瞬間流量的累加和。電磁流量計可用于準確測量電導率大于5μs/cm的液體、紙漿、泥漿、礦漿的流量。一體型是傳感器和信號轉(zhuǎn)換器設計成一體的流量測量系統(tǒng)，分體型是傳感器與信號轉(zhuǎn)換器分體安裝。

電磁流量計

1 電磁流量計的工作原理

電磁流量計是利用電磁感應原理制成的流量測量儀表，可用來測量導電液體體積流量（流速）。變送器幾乎沒有壓力損失，內(nèi)部無活動部件，用涂層或襯里容易解決腐蝕性介質(zhì)流量的測量。檢測過程中不受被測介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度、流動狀態(tài)等變化的影響，沒有測量滯后現(xiàn)象。.

電磁流量計

工作原理：

電磁流量計是電磁感應定律的具體應用，當導電的被測介質(zhì)垂直于磁力線方向流動時，在與介質(zhì)流動和磁力線都垂直的方向產(chǎn)生一個感應電動勢E。如圖1 所示。工作原理表達式：E=BDV，式中B-表示磁感應強度T；D-表示導管直徑，即導體垂直切割磁力線的長度m；V-表示被測介質(zhì)在磁場中運動的速度m/s。感應電勢E 與被測介質(zhì)的體積流量成正比。但變送器輸出的E是一個微弱的電流信號，其中包含有各種干擾成分，而且信號內(nèi)阻變化高達幾萬贅，因此，要求轉(zhuǎn)換器是一個高輸入阻抗且各種干擾成分的交流毫伏轉(zhuǎn)換器，將感應電勢轉(zhuǎn)換成4耀20mADC 統(tǒng)一信號，以供顯示、調(diào)節(jié)和控制。在現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)中，該信號送入PLC 或者DCS 進行組態(tài)。

電磁流量計

2 電磁流量計的特點與應用

電磁流量計有許多特點，應用時對有些問題須特別注意。

電磁流量計的特點：

（1）測量導管內(nèi)無可動部件和阻流體，因而無壓損，無機械慣性，所以反應十分靈敏。

（2）測量范圍寬，量程比一般為10：1，**高可達100：1，流速范圍一般為1耀6m/s，也可擴展到0.5耀106m/s。流量范圍可測量每小時幾十毫升到幾十萬立方米。測量管徑范圍可從2耀2400mm，甚至可達3000mm。

（3）可測含有固體顆粒、懸浮物、酸、堿鹽溶液等具有一定電導率的液體體積流量，也可測脈動流量，還可以進行雙向測量。

（4）電動勢與體積流量成線性關系，因此儀表具有均勻速度，且流體的體積流量與介質(zhì)的物體、流動狀態(tài)無關，所以電磁流量計只需用水標定后即可來測量其他導電介質(zhì)的體積流量而不用修正。

3 電磁流量計的局限性和不足

（1）使用溫度和壓力不能太高，具有使用溫度與管道襯里的材質(zhì)發(fā)生膨脹、變形、變質(zhì)的溫度有關，一般不超過120毅，**高使用壓力取決于管道強度，電極部分的密封狀況以及法蘭的規(guī)格等，一般使用壓力不超過1.6MPa。

（2）應用范圍有限，電磁流量計不能用來測量氣體、蒸汽和石油制品等非導電流體的流量。

（3）當流速過低時，要把與干擾信號相同數(shù)量級的感應電動勢進行放大和測量時比較困難的，而且儀表也容易產(chǎn)生零點漂移，因此，電磁流量計的滿量程流速的現(xiàn)象一般不得低于0.3m/s。

（4）流速與速度分布不均勻時，將產(chǎn)生較大的測量誤差，因此在電磁流量計前必須有一個適當長度的直管段來消除各種局限阻力對流速分布對稱性的影響。

4 安裝要求及接地

（1）如果沒有大量持續(xù)不斷的漩渦進入測量段，電磁流量計的測量就與流速分布狀態(tài)無關。但是在雙彎頭、切向流入或半開閘閥后面，可能回產(chǎn)生這種漩渦。因此建議流量調(diào)節(jié)閥安裝在電磁流量計傳感器的下游，此外，應確保測量管段總是充滿流體。在生產(chǎn)線上使用電磁流量計時，總會有人不按照要求安裝，生產(chǎn)工藝控制點要求高的生產(chǎn)線，須按照要求安裝，否則電磁流量計測量不準確。

（2）安裝電磁流量計傳感器時，理論上安裝要求為前3DN，后2DN，DN表示管道直徑，就可以確保測量的精度。在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到某臺電磁流量計顯示不準確，其安裝過程中把電磁流量計的傳感器沒有按照要求安裝，不符合安裝要求，傳感器安裝在管道彎頭出口不到3DN的位置，結(jié)果顯示異常。

（3）標定時對直管段有特殊要求，要求上游直管段10DN，下游直管段5DN，表示管道直徑。

（4）傳感器的接地不久是基于安全目的，同時對于電磁流量計的無故障運行是必不可少的，傳感器的接地螺栓應連接到地電位。對于朔料或者絕緣管線，流體的接地是通過安裝接地環(huán)來實現(xiàn)，如果管道中存在雜散電勢，建議在傳感器的兩端均安裝接地環(huán)。

（5）電磁流量計可以安裝在垂直、水平或者傾斜管道上，但電極線須保持在水平方向上，避免電極軸線處于垂直方向。

（6）在實際生產(chǎn)過程中經(jīng)常會遇到管道管徑大于傳感器口徑時，可根據(jù)傳感器口徑大小在水平或者垂直管道上縮管，按照電磁流量計安裝要求進行安裝。

5、轉(zhuǎn)換器

轉(zhuǎn)換器是將傳感器傳輸過來的脈沖信號轉(zhuǎn)換成與管道流體介質(zhì)的體積流量成正比的標準4~20mA 信號，輸出到PLC 或者DCS 實施監(jiān)控該管道流量的報警、指示、記錄、調(diào)節(jié)。在現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)中安裝在管道上的電磁流量計經(jīng)常會出現(xiàn)顯示不準確，檢測傳感器是否完好，不用拆卸傳感器，可拆卸傳感器或者轉(zhuǎn)換器的信號線及電極的電源線，用萬用表相互量信號線或者電源線的阻值即可判斷。

6 結(jié)束語

上海自動化儀在化工生產(chǎn)過程中，為了有效地進行生產(chǎn)操作和控制，經(jīng)常需要測量生產(chǎn)過程中各種介質(zhì)（液體、氣體和蒸汽等）的流量，以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)。同時，為了進行經(jīng)濟核算，經(jīng)常需要知道在一段時間（如一班、一天等）內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以，介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達到高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所需的一個重要參數(shù)。