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      電磁流量計

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      如何以及何時部署電磁流量計時需要考慮幾個標準

      來源:作者:發表時間:2021-09-28 10:07:34

                電磁流量計耐用、可靠、準確且具有成本效益,但在決定如何以及何時部署它們時需要考慮幾個標準。

      電磁流量計測量冷凍水
               電磁流量計或眾所周知的“電磁流量計”是世界上工業和商業應用中用于測量流量的最通用的儀器之一,占全球流量計安裝量的近 25%。電磁流量計耐用、可靠、準確且具有成本效益,但在決定如何以及何時部署它們時需要考慮幾個標準。
       
               在深入研究與電磁流量計相關的特定應用問題之前,首先討論與其他流量測量技術相比它們的相對優勢和劣勢是很有用的。電磁流量計理論和結構的基本知識以及它們如何測量流量將有助于更好地理解為什么該技術適用于所討論的應用。
       
      電磁流量計基礎知識
               電磁流量計使用稱為法拉第電磁感應定律的現象來測量流量。法拉第定律指出,流過磁場的導電流體會產生電動勢(電信號)。該力的強度與流體通過管道的速度成正比——流體移動得越快,產生的電信號就越大。
      電磁流量計感應定律
               工程師應用這一物理定律來創建我們現在稱為電磁流量計的實用設計。市場上的大多數儀表都具有相同的基本結構——過程介質流過的儀表主體(有時稱為流量管或檢測器),以及將來自儀表主體的電信號轉換為有用的數據塊的電子轉換器。數據。
       
               儀表本體本質上是一個金屬或塑料管,帶有不導電/絕緣襯里,與被測流體串聯安裝。纏繞在管子上的金屬線圈產生必要的電磁場,安裝在管子兩側的電極讀取電信號。該信號與流速成正比。
       
               轉換器(有時稱為變送器,或簡稱為“電子設備”),知道管道的尺寸和磁場強度,處理電信號并將其轉換為有用的輸出(4-20 mA 模擬輸出、HART 或 DE數字輸出等)。
      電磁流量計
      這種簡單的結構產生了許多好處和選擇。
       
      (1)尺寸范圍從非常?。ㄖ睆?1/10 英寸)到非常大(直徑 72 英寸及以上),并且可以使用多種接液材料,因此電磁流量計幾乎可用于所有可以想到的應用,以測量從飲用高腐蝕性酸的水。
      (2)由于電極不會穿透流體流,并且儀表主體的選擇與周圍管道尺寸相匹配,因此基本上沒有壓降。
      (3)沒有移動部件會隨著使用而磨損,因此維護工作最小化,電磁流量計是雙向的,可用于有時流動反向的地方。
      (4)制造商不斷改進硬件和軟件以優化性能規格,例如量程比和精度。
       
               此外,電磁流量計市場龐大且成熟,這意味著多個制造商可以隨時提供設計,從而形成開放的市場和具有成本競爭力的解決方案。但是,必須考慮一些限制。
       
      流量計選擇的實際考慮
      流體電導率
       
               首先,電磁流量計只能測量導電流體;它們無法測量蒸汽或天然氣等蒸汽,或超純水、動物脂肪和植物油等非導電流體或碳氫化合物(石油和天然氣)。四線電磁流量計通??梢詼y量最小電導率為每厘米 3 微西門子 (µS/cm) 的流體。由于可用功率較低,兩線電磁流量計可能需要至少 10 µS/cm 的電導率。
      導電流體和非導電流體
      材料和化學兼容性
               其次,儀表應該與流經它的過程流體在材料和化學上兼容??梢允褂枚喾N接液材料(襯墊、電極和接地環)。設計人員永遠不應過度設計系統——更耐用和“異國情調”的接液材料通常成本更高——但應注意考慮被測介質的腐蝕性、磨蝕性、壓力、溫度和其他方面。 
       
      電極和接地環
       
               電極和接地環最常見的金屬是不銹鋼,可用于大多數水應用(鍋爐、冷水機、廢水等)和哈氏合金-C,一種可與海水、溴一起使用的鎳鉬合金和許多酸。當不銹鋼或哈氏合金不兼容時,可以使用更“奇特”的金屬,如鈦、鉭和鉑銥。
       
      內膽材質
       
               大多數襯墊由含氟聚合物(塑料)制成,例如 PFA 和 PTFE,它們具有良好的耐化學性和耐磨性,適用于加熱和冷卻、水和廢水、紙漿和造紙加工以及食品和飲料。硬橡膠襯里可用于具有較大、不規則形狀固體的流體。對于腐蝕性很強的漿料,可以使用陶瓷襯里。與電極和接地環材料一樣,還應考慮化學兼容性以避免化學腐蝕。
       
               表 2 顯示了取自知名來源的各種工藝接液材料的特性;在完成任何設計之前,請咨詢兼容性數據庫或材料專家。
      電磁流量計工藝材料特性
      如果要看中文材料特性請訪問本網站產品說明
      流體速度和溶解固體
               在選擇材料時,還必須考慮被測流體的物理方面。電磁流量計可以測量大于 0.1 m/s 和小于 10 m/s 的流速(大多數制造商建議將速度限制在 1 m/s 到 5 m/s 之間,以避免管道摩擦造成的壓力損失并減少襯里的磨損) . 對于漿液,流量應降至 2 m/s 以下。例如,在采礦作業中,粉碎的巖石混入水中并通過管道運輸。移動速度超過 2 m/s 的大型磨料顆粒會迅速磨損襯里。
      電磁流量計
               介質中溶解固體的濃度也會影響儀表讀取電信號的效果。在紙漿和造紙應用中,液體、漂白或未漂白紙漿和其他流體混合物中的高濃度紙漿濃度(5% 或更高)會在過程中產生電噪聲,導致大多數標準電磁流量計讀數不佳。專門的高能、抗噪聲儀器適用于這些環境。這些專業儀表使用更高的激勵信號和更高的激勵頻率——由此產生的電動勢可與泥漿噪聲區分開來,儀表更容易讀取。
       
      典型和非典型工藝條件
       
               其他設計考慮因素包括過程是否會出現顯著的溫度或壓力變化。熱循環或快速排空管線進行維護可能會“剝落”或“起泡”襯里,使其遠離檢測器基板;一些電磁流量計主體通過機械方式將襯管鎖定在基板上以防止這種情況發生。
       
               紙漿和造紙操作中的黑液測量尤其難以測量。在造紙過程中,苛性物質(稱為白液)在稱為消化的過程中與木屑顆?;旌?。隨著木屑顆粒的分解,紙漿原料從混合物中分離出來,并被送往下一個工序制成紙。殘留的受污染的苛性堿,現在稱為黑液,在回收鍋爐中燃燒成為綠液。綠液再苛化成白液,用于下一批蒸煮。使用傳統電磁流量計測量黑液流量可能很困難,主要有兩個原因:
       
                     1、熱效應:熱沖擊(短時間內溫度變化大)會使陶瓷內襯破裂并使 PFA 內襯變形,從而從流量管末端的基板上剝落;高流體溫度會使墊圈變形并導致電極泄漏;來自黑液的汽化氣體甚至可以穿透 PFA 襯里并使其從鋼基材上起泡。
                     2、結垢會在相對粗糙的襯里上或在與流量管壁齊平或略微凹陷的電極上形成。
       
               幸運的是,工程師通過針對困難應用的特殊設計解決了這些問題。大多數傳統 PFA 襯墊的輪廓粗糙度參數Ra為 0.1 至 0.2;拋光的陶瓷襯墊可以具有0.2 至 0.3 的Ra。這可能看起來不多,但在這些相對粗糙的表面上可能會發生結垢。特殊鏡面 PFA內膽(表面粗糙度Ra為 0.03 至 0.08)可有效消除內膽壁上的結垢。
      PFA鏡面處理
               通過將電極突出到流動流中 1.5 到 3 毫米,可以減少電極上的結垢。這對儀表中的壓降影響最小,但會產生自清潔效果 - 電極本身上的任何堆積物都會被連續流動的過程流體清除掉。
       
               為了防止由于熱效應導致的故障,存在多種解決方案。特殊的加熱和老化步驟將襯墊機械鎖定到金屬沖孔板上,可減輕剝落和起泡,高壓縮增強彈簧可確保電極處的密封墊圈緊密。在流量管上增加通氣孔可以讓蒸發的氣體從儀表中逸出,而不是造成起泡和氣泡。
       
      原位放置
               每個應用都應該仔細考慮,但總的來說,電磁流量計不像其他一些流量計那樣對非均勻流動敏感——管道彎頭和彎頭等障礙物對儀表的影響最小。因此,大多數電磁流量計可以放置在彎道或其他障礙物上游的 3 倍管徑處,而許多其他流量計至少可以放置 10 倍管徑。表 3 顯示了最常見的流量計類型推薦的最小上游和下游直徑距離。
       
               在選擇放置儀表的位置時,與障礙物的距離并不是很好的考慮因素,盡管電磁流量計需要完整的管道才能正確讀取。理想的放置是在垂直管道中,過程介質向上流動,因為這樣可以確保管道在測量點充滿。如果管道保持充滿,儀表可以水平安裝。它們不應放置在流量向下流動的管道部分中——管道中的“瀑布”效應可能會導致空氣袋,這會導致儀表讀數不佳。圖 6 顯示了正確的電磁流量計放置。
      電磁流量計必須保持滿管才能保證準確測量
      成本考慮
               如果不提及成本,任何關于流量測量的討論都是不完整的。電磁流量計的成本相對于其他技術來說是“中間道路”——它們通常比科里奧利儀表便宜,比差壓變送器貴,并且與渦流和渦輪儀表具有競爭力。成本隨著管道直徑的增加而增加——流量管越大,需要的材料就越多。很容易將電磁流量計與科里奧利、DP 流量或渦流技術的價格進行比較,但單價并不能說明全部情況。必須考慮總安裝成本——主要元件、接線和導管、運行電表的能源以及停止使用電表的成本可能使單件價格相形見絀。
       
      結論
               對于每一種可能的應用,都沒有單一的流量測量解決方案??评飱W利儀表準確但價格昂貴;渦街流量計經久耐用,但在低流速下掙扎;差壓流量測量可能具有成本效益,但根據定義,需要顯著的壓降;電磁流量計避免壓降,但只能測量導電流體。某些操作需要非常嚴格的流量測量以進行化學品計量或貿易交接。其他操作只需要證明流量,所以泵不會燒壞。許多人使用這些數據來幫助進行能源管理。有經驗的專業人員應該評估每個應用程序并制定適合要收集的信息及其使用方式的流量測量策略。Mag 儀表涵蓋各種管道直徑和過程介質,并以合理的價格提供重要數據。安裝后,它們可以提供多年的可靠性能,而不會中斷流程。簡而言之,電磁流量計是工業和商業流體流量測量的主力軍,是各種過程的正確設計選擇。
      日日干夜夜操

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