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      電磁流量計對淡濃堿流量測量的案例分析

      發布日期:2020-03-02  
      撰文背景: 本文為針對産氯堿10萬t的大型化工企業生産過程中的分析,本化工廠長期以來一直采用槽位計算法來進行淡、濃堿産量的測量,因為貯槽的橫截面較大,标尺分度準确度較差,導緻計算出來的産量的準确性很不穩定,但又無法做到時時計算,對淡、濃堿的産量難以控制,此問題困擾生産部門很久,一直未得到有效解決。2000年公司在擴大産能的時候,為了解決這個問題,達到精确計量淡、濃堿産量的目的,新上了兩台電磁流量計。但是很快發現,在測量過程中,偶爾也會出現計量不準的問題。公司組織技術人員對于原因進行探究,得到出的結論,許多問題的産生不單單從儀表本身引起的,許多外部的工況環境也是引發計量不準的重要原因,隻有這樣,才能做到标本兼治,從根本上解決儀表測量不準的問題。 對于流量儀表來說,産品在投入生産後由于使用條件的限制很難對它進行檢定與校準,因而精心地安裝與正确地使用是保證計量準确可靠的先決條件。 本文即是針對于電磁流量計儀表的測量特點和在生産中應用中出現的問題進行分析,找出産生問題的原因,這一方法對于其他的用戶也有一定的借鑒意義。 1 電磁流量計的測量原理   電磁流量計是基于法拉第電磁感應定律的原理工作的。被測介質應是導電液體。在垂直于介質流向的一個區間裡存在由變送器所産生的磁感應強度為B的穩定磁場,平均流速為v的導電流體在流經磁場區域時,作切割磁力線運動。于是在與管道橫截面平行且垂直于磁力線方向的兩根檢測電極上,就産生了感應電壓U。根據電磁感應定律得出: U= k B v D (1)   式(1)中:U為感應電壓;k為儀表常數;B為磁感應強度;v為介質的平均流速;D為儀表管内直徑。   由公式(1)可知,B和D是不變的,k為一常數。因而U隻與v成正比,隻要測出感應電壓U的大小,就能測出介質的平均流速v。流體的體積流量公式為: 電磁流量計 其中:Q為介質的體積流量。 根據公式(2)可知Q與v是成正比的一一對應函數,那麼U與Q也是成正比的一一對應函數,即測出了感應電壓U也就測出了介質的體積流量Q。 2 電磁流量計的優點 (1)電磁流量計管内無節流或可動部件,無壓力損失,節約能源。特别适用于測量液固兩相介質(如懸浮液體)。 (2)隻有襯裡和電極與介質接觸,隻要選好兩種材料,就可達到防腐防磨的目的,長時間使用,儀表準确度不會降低,與橢圓齒輪流量計相比,其準确度的穩定性要好得多。 (3)測量時隻與介質的平均流速有關,而與介質的流态(層流或紊流)、溫度、粘度、密度、壓力及電導率(在一定範圍内)的變化無關。因此,電磁流量計隻需用水标定後,就可用它測量其它導電液體或固液兩相介質的流量,而無需修正。 (4)量程比寬,可達1 100,而且可以任意改變量程。 (5)無機械慣性,反應靈敏,可測量瞬時脈動流;且線性好,可直接等分刻度。 (6)從檢測電極向前,隻需5 D的直管段,不需太大的安裝空間。而其它流量計一般需要10 D或10 D以上的直管段,對安裝空間要求較嚴,否則無法保證測量準确度。 3 電磁流量計的安裝 (1)從理論上講,傳感器可以安裝在運行管道的任何位置。但要求傳感器内必須完全充滿介質,這一條至關重要。檢測電極的軸線應處于水平位置,以防粘污,并能排除由氣泡接觸引起的損失。 (2)傳感器的周圍不能有較強的幹擾電磁場。 (3)傳感器及其密封件、接地環的安裝要與管道同心,不能向内凸出。 (4)測量準确度與傳感器的接地效果有很大關系,電磁流量計對外加電勢的幹擾很敏感。因而它的接地電極必須是獨立接地極。接地的目的是讓流經傳感器内的導電流體與地等電位,而不是管道壁接地。 4 電磁流量計的選型、安裝及使用情況 4.1 電磁流量計的選型原則 (1)考慮口徑與量程,電磁流量計的量程雖然是任意設定的,但其設定的範圍受口徑的限制。量程的設定要考慮正常流量超過滿量程的一半,這樣的測量精度才高。流速一般選擇2~ 4 m/s,如介質易磨損電極,可選擇稍低的流速;如介質較易粘附,可選擇适當稍高的流速。綜合考慮後根據流率表選擇儀表的口徑。 (2)考慮介質的壓力、溫度及腐蝕性,依此選擇不同的内襯和電極材料。 4.2 我公司的具體選擇與安裝   由于被測介質是溫度低于100的淡堿和濃堿,對不鏽鋼電極的腐蝕很微弱,但對各種橡膠類内襯有腐蝕作用,因而我們選用聚四氟乙烯内襯。考慮到以後再擴産,我們将口徑選為150 mm。我公司具體所選用的電磁流量計規格型号為:K300-(150)11431021,口徑為150 mm,标準型,钼二钛電極,聚四氟乙烯内襯,最高工作壓力1.6 MPa,無接地環,輸出4~ 20 mA,準确度等級1.0級。安裝在水平管道上,前後有足夠長的直管段,接地極獨立,接地良好。   用于輸送淡堿的泵有2台,量程都是100 m3/h,揚程50 m,采用單泵間斷方式輸送淡堿。流量計的量程設定為160 m3/h。從流率表上查出口徑150mm、平均流速v= 1 m/s時的流量為63.617 m3/h。 電磁流量計 m/s,稍偏低。如将流量計量程改為250 m3/h,雙泵同時開時正常流量在200 m3/h連續輸送,效果可能會更好。但由于産量限制隻能間斷輸送。 4.3 以淡堿流量計為例說明流量計的使用情況   流量計剛投入使用時,與槽位推算的數進行比較,每班表計産量與推算産量僅差1 t,誤差較小。而在以後的幾個月中卻發現有較大的偏差。表1是半年的表計産量(折100%)與推算産量(折100%)的比較。 電磁流量計 從表1可以看出,開始安裝流量計時的1月份,表計與推算的差不大,全月僅差101.1 t。這裡是把推算數當作标準了,其實推算數的誤差較大,差的這101 t很難說是什麼原因造成的。而2月份的差值卻大得驚人,達1 133.7 t,4~ 6月又成了負偏差。   我們先從流量計的安裝與參數設定等情況查找原因,沒發現問題。于是我們又找來原始記錄進行認真地分析,終于找出了出現偏差的原因。原來在2月份因燒堿産量有所擴大又新上了一台200 m3/h的淡堿泵,排序為1#泵。從電解工段2月份的交接班記錄上查到: 2月1日8~ 16點:3#泵改為2#; 2月4日8~ 16點:2#泵改為1#; 2月7日8~ 16點:1#泵改為2#; 2月9日8~ 16點:2#泵改為3#; 而1#泵為200 m3/h,2#、3#泵為100 m3/h。 從蒸發工段的運行日志上查到: 2月3日:全天表計淡堿産量876 m3; 2月4日:全天表計淡堿産量2 298 m3; 2月5日:全天表計淡堿産量3 305 m3; 2月6日:全天表計淡堿産量3 028 m3; 2月7日:全天表計淡堿産量1 695 m3; 2月8日:全天表計淡堿産量962 m3。   兩處記錄對照可以看出,200 m3/h大泵的投運時間是2月4~ 7日,淡堿流量非常大,是正常量的近4倍。2月7日白班改用2#泵即100 m3/h泵後流量才在8日恢複正常。這說明儀表超量程是造成誤差很大的原因,此時儀表已經無法使用。由于工藝人員對儀表不了解,在增加大泵時沒有及時通知儀表人員改儀表量程。直到3月中旬儀表人員查出原因後,用倍增法将量程改到320 m3/h,這樣才滿足了大泵的要求,而對小泵來說單泵打液量僅為滿量程的30%,又造成在開小泵時儀表計量偏低,因而造成4~ 6月的負偏差。直到7月将量程再改到250 m3/h,并規定開大泵時隻開1個,開小泵時2泵同時開。 通過對下半年幾個月表計産量及推算産量的跟蹤分析,我們認為取得了比較好的效果。每月兩數偏差在100 t以内,一般是表計産量偏高。分析原因可能是流量計安裝在水平管線上,但由于管線長達數百米,安裝處不一定是管線的較低點,在開停泵時很可能有不滿管現象,造成計量偏高。随着産量的進一步擴大,到可以連續開泵輸堿時,計量準确度會更高。 5 結論   從以上分析可知,即便是準确度再高的電磁流量計,也必須正确地使用。流量計不準并不一定是儀表本身的原因,與使用過程有很大的關系,甚至是決定因素。儀表維護人員在選擇、使用、維護儀表時,不能單從儀表本身考慮,而要全面考慮工藝、設備等方面的性能是否滿足儀表正常使用時的要求。隻有這樣才能發揮每台儀表應有的功能,為生産、經營提供準确可靠的計量數據。
      
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