電磁流量計(jì)在燒堿中的應(yīng)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(qiáng)電解質(zhì)，如鹽水、鹽酸、燒堿、次氯酸鈉等；這種強(qiáng)腐蝕性生產(chǎn)工藝環(huán)境及電磁流量計(jì)抗腐蝕方面的優(yōu)點(diǎn)，決定了電磁流量計(jì)在氯堿燒堿工序中正被廣泛地應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)流量的準(zhǔn)確、可靠測(cè)量，節(jié)約投資成本，電磁流量計(jì)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(jì)設(shè)計(jì)選型及應(yīng)用方面的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)作些總結(jié)。

 

二、電磁流量計(jì)的工作原理

電磁流量計(jì)的測(cè)量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律：即導(dǎo)體介質(zhì)在磁場(chǎng)介質(zhì)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，導(dǎo)電介質(zhì)在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)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(yīng)電勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來(lái)明右手規(guī)則”，其感應(yīng)電勢(shì)E為：E=KBVD式中：E---感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（與流速成正比）；K---比例常數(shù)；B---磁場(chǎng)強(qiáng)度（線圈電感）；V---測(cè)量管內(nèi)介質(zhì)的平均流速；D---電*間距（測(cè)量管的內(nèi)徑）

測(cè)量流量時(shí)，其感應(yīng)電勢(shì)通過(guò)二個(gè)與介質(zhì)直接接觸的測(cè)量電*檢測(cè)出來(lái)，并通過(guò)電纜送至轉(zhuǎn)換器進(jìn)行智能化處理，然后在LCD上顯示或轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mA和0～1kHz輸出。

 

圖一 電磁流量計(jì)工作原理圖

 

三、流量計(jì)口徑的確定

電磁流量計(jì)能夠測(cè)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(jì)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(jì)口徑的確定主要是根據(jù)工藝上的體積流量，結(jié)合工藝管道的尺寸，兼顧測(cè)量準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性和耐用性方面考慮，選擇合適的流量計(jì)口徑，使通過(guò)傳感器的流體平均流速在合適的范圍內(nèi)，推薦使用的流速范圍一般為1.0～5.0m/s。在這個(gè)范圍內(nèi)，流量計(jì)測(cè)量精度高、線性好、壓損小，介質(zhì)對(duì)流量計(jì)襯里和電*的磨損也相對(duì)較小些。此外，對(duì)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(duì)流量計(jì)襯里和電*的過(guò)快磨損，延長(zhǎng)使用壽命，如鹽泥流量；而對(duì)于易結(jié)晶、黏度稍大或有沉積物的流體介質(zhì)，可適當(dāng)?shù)靥岣吡魉?，推薦使用的流速范圍為3.0～5.0m/s，這樣有助于測(cè)量電*的自清潔、防止電*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(jì)量程為0～50m3/h，工藝管道口徑為DN100；當(dāng)電磁流量計(jì)的口徑分別選擇DN100和DN80時(shí)，根據(jù)上述公式計(jì)算，鹽水的流速分別為1.77m/s和2.76m/s；計(jì)算結(jié)果均在推薦使用的流速范圍，但從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，選擇DN80口徑的流量計(jì)要比選擇DN100口徑的流量計(jì)可節(jié)約1/4～1/5的投資成本，此時(shí)，應(yīng)該選用DN80口徑的流量計(jì)。

 

四、流量計(jì)測(cè)量電*、襯里材料的選型及應(yīng)用<

1、測(cè)量電*材料的選型及應(yīng)用

電磁流量計(jì)的測(cè)量電*是與工藝介質(zhì)直接接觸的較少金屬材料，其作用是與導(dǎo)線連接將測(cè)量管中產(chǎn)生的微弱感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器中的檢測(cè)單元。由于電磁流量計(jì)的電*部分處于工作磁場(chǎng)中，為防止磁力線在電*上集中，電*材料必須使用非導(dǎo)磁的金屬材料；并根據(jù)工況介質(zhì)對(duì)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*材料及其使用范圍。

 

2、測(cè)量管襯里材料的選型及應(yīng)用

電磁流量計(jì)正常工作的基本條件之一，是測(cè)量管內(nèi)壁除電*處外，其它地方的法向電流為零。為滿足這一條件，好簡(jiǎn)單的方法是將導(dǎo)電的金屬測(cè)量管內(nèi)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(yīng)信號(hào)電壓被金屬管短路，可見(jiàn)絕緣襯里在電磁流量計(jì)應(yīng)用中的作用十分重要。由于被測(cè)導(dǎo)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)滿足所有應(yīng)用電磁流量計(jì)的測(cè)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(yīng)重點(diǎn)考慮測(cè)量介質(zhì)對(duì)襯里的耐溫度、熱沖擊、高壓、負(fù)壓、磨損、腐蝕、粘結(jié)、附著等方面的要求。下面通過(guò)圖表二的方式介紹常見(jiàn)的電磁流量計(jì)測(cè)量管襯里材料的主要性能特點(diǎn)及適用范圍。