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電磁流量計在鋼鐵行業中的應用探究

來源:作者:發表時間:2017-11-15 10:01:44

【摘    要】 科學技術的快速更新換代帶動了新型流量儀表的進一步發展。電磁流量計作為流量儀表之一亦不例外,其以高精度測量、較強耐腐蝕性等優勢在鋼鐵行業、化工行業等領域的流量監測工作上應用范圍較為廣泛,具有較高的應用價值。隨著節能降耗政策的有效擴展,在高能耗行業中,特別是鋼鐵行業中,較高精度的計量儀表顯得尤為重要。論文通過對電磁流量計的概述和合理選擇與安裝,對其應用與維護進行了淺要探究。
 
        隨著生產企業工藝設備的自動化改造進程不斷加快,大多數工藝設備的基礎級設備以及過程控制等方面實現了自動化。在自動化控制系統上,多采用較為精良的PLC(可編程邏輯器件)系統或DCS(集散控制系統)系統,采用可靠性較強的電磁流量計進行信息全面監控,進而獲取電流體體積流量的有效信息。當前,在國內鋼鐵行業各種導電液體的測量領域應用范圍較廣。
 
1 電磁流量計概述
 
        電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律、進行導電性液體測量的儀表,當流體經由磁場流動時,會與磁場進行交互作用,產生電荷,依據對該電荷的測量進行流速確定。隨著電子技術的不斷發展,電磁流量計作為新型流量測量儀表,主要特點為測量通道為光滑直管。在進行導電體測量時,不易阻塞;可用于含有固體顆粒或纖維的液固流體;在流量監測過程中,不會造成壓力上的損失,亦不會因外界因素而影響測量結果;測量范圍在20:1~50:1之間;但其不可進行過高或過低溫度液體的測量。
 
        電磁量測量的基本原理主要依據法拉第電磁感虛定律,在磁場中,導電液體作切割磁力線運動、導體中產生感應電動勢,其中感應電動勢與儀表常數系數、磁感應強度、測量管內徑值以及測量管界面平均流速等相關聯。三暢電磁流量計的組成部分主要為流量傳感器和轉換器。其中流量傳感器主要有外殼、磁路系統、測量管、襯里以及電極等相關部件。在測量管上下裝置勵磁線圈,勵磁電流過后出現磁場穿過測量管,進而電極與液體相觸而產生感應電勢;轉換器主要具有放大感應電勢、阻止干擾信號等功能,即放大電磁流量計變送器所輸出的毫伏信號,轉化為標準電流信號或頻率信號。
 
2 電磁流量計的合理選擇與安裝
 
2.1 電磁流量計的選擇
 
        合理選擇電磁流量計具有重要意義,不僅能夠促使數據的精準測量,還可推動電磁流量計在鋼鐵行業的深入發展。在進行電磁流量計的選擇時,大多從安裝口徑進行考慮。
 
2.1.1 口徑及量程的選取原則
 
        在對變送器口徑加以確定時,一般應確保其口徑與管道系統相一致。如果管道系統仍未知,則應結合流速與流量的變動范圍對口徑加以確定,流速以2~4m/s 較為適宜。在液體中帶有固體顆粒等特殊情況下,考慮到磨損的情況,可選常用流速≤3m/s;對于易附管流體,則可選用流速≥2m/s。
 
        變送器的量程的選擇原則為:一方面需確保儀表滿量程大于預計的**大流量值;另一方面應使正常流量大于儀表滿量程的50%,以保證一定的測量精度。
 
2.1.2 壓力及溫度的選取范圍
 
        電磁流量計能測量的流體壓力與溫度有一定限制。進行選取時需確保使用壓力低于規定的工作壓力。目前,國內較為常見的電磁流量計作壓力規格為:小于500mm口徑,工作壓力為1.6MPa;(500~900)mm口徑,工作壓力為1MPa,大于1000mm口徑,工作壓力為0.6MPa。若變送器的耐壓能力有特殊要求,則應與生產廠家加以協商以制造出符合要求的變送器,目前已知的耐壓能力**強的為耐壓32MPa的電磁流量變送器。電磁流量計的襯里材料是決定其工作溫度的重要因素,一般為5~70℃。通過對內襯材料的特殊處理,可以適當提高其耐受范圍,這主要是由于變送器允許被測介質溫度為-40~+130℃。
 
2.1.3 內襯材料與電極樹料的選擇
 
        變送器的內襯材料及電極材料的選取過程中,應始終根據介質的物理化學性質進行,以便從根本上避免由于襯里和電極的腐蝕而導致的儀表損傷。需引起注意的是,不恰當的材料選擇還可能造成強腐蝕性介質泄露,引發安全事故,需引起重視。因此,必須根據生產過程中的具體測量介質,慎重地選擇電極與襯里的材料。
 
2.2 電磁流量計傳感器的安裝
 
        2.2.1 變送器應安裝在室內干燥通風處,避免安裝在環境溫度過高的地方,不應受強烈振動,盡量避開如大電機、變壓器等強磁場物件。避免安裝在有腐蝕性氣體的場合,確保安裝地點便于檢修,如此方能為變送器正常運行提供良好環境條件。
 
        2.2.2 為了保證變送器測量管內充滿被測介質,在使用過程中發揮應有作用,應對變送器進行垂直安裝,尤其是對于液固兩相流,確保其流向為自下而上。若受到客觀條件限制,只允許水平安裝,則必須保證兩電極在同一水平面變送器兩端應裝閥門和旁路。
 
        2.2.3 為了更為穩定地進行測量,變送器外殼與金屬管兩端應有良好的接地,同時還需確保轉換器外殼處于接地狀態。接地電阻不能大于10,并確保其不與其他電器設備共用接地線。若在安裝過程中無法確保變送器外殼與金屬管道的良好接觸,可在使用金屬導線將其連接后可靠接地。為了避免干擾信號,變送器和轉換器之間的信號必須用屏蔽導線傳輸,杜絕將信號電纜和電源線平行放在同一電纜鋼管內的現象。
 
        2.2.4 轉換器安裝地點的環境溫度為-20~50℃,不含有腐蝕性氣體,相對濕度不大于80%。同時還應注意,信號電纜的長度一般不得超過30m。此外,為了避免流速分相對測量的影響,流量調節閥應設置在變送器下游。
 
3 電磁流量計在鋼鐵行業中的應用與維護
 
        為有效維護電磁流量計在鋼鐵行業中的良好應用,在其發生故障時需明確分析其故障原因,其故障部位多為調試期故障與運行期故障。
 
3.1 電磁流量計的調試期故障
 
        一般情況下,電磁流量計發生故障,多因其傳感器的安裝位置并不正確,常見的傳感器安裝錯誤多表現在將其放置在集聚氣體的管路**高點、自上而下的垂直管上或者傳感器后無背壓等方面。當三暢電磁流量計的調試環境受到管道雜散電流干擾、空間強電磁波干擾以及大型電機磁場干擾等,將會對測量結果造成嚴重影響。若出現該情況,需采取相對應的措施予以解決或降低干擾度。其中遇到管道雜散電流干擾時可進行單獨接地保護措施,若遇到較大強度的雜散電流,則應及時確保流量傳感器與管道絕緣。當被測液體存在微小均勻的氣泡時,并不影響電磁流量計的正常使用和測量工作;但若是氣泡不斷增大,將會造成電磁流量計輸出信號產生波動狀況;當整個電極表面為氣泡所覆蓋,則在氣泡與電極相接觸時,電極回路將會出現斷路現象,進行影響輸出信號的正常工作。
 
3.2 電磁流量計運行期故障
 
        在電磁流量計工作運行過程中,主要受到環境條件變化的影響,或者電磁流量計的傳感器內壁附著層出現故障現象、受到雷電打擊等。因電磁流量計多用于工業用水的流量測量,在運行一段時間后,其傳感器內壁附著層會產生結垢,進行影響三暢電磁流量計的正常工作,致使測量儀表出現故障,影響工作效率,這就需及時采取清除措施,保障測量管的干凈、暢通。在儀表線路中,雷擊易于感應到高電壓與較大強度的電流,從而造成電磁流量計在運行過程中受到雷電打擊傷害。其中雷電進入電磁流量計主要途徑為電源線、勵磁線圈以及流量信號線等,通過線中的導電體,電流瞬間增大,超出電磁流量計電流的承載度,造成電磁流量計出現損壞故障。運行期間出現電磁流量計測量故障,還受到環境條件變化的影響。在調試期,其環境條件良好,對測量工作并不影響;但在工作過程中,出現新的干擾源或者妨礙測量工作的變化條件,將造成電磁流量計輸出信號的不穩定,從而影響整個測量工作的正常運行。
 
4 結束語
 
        總而言之,近年來,隨著科學技術和經濟的高速發展,鋼鐵行業的發展速度也隨之加快,對儀器的要求也不斷提高,采用高精度、易使用的測量儀器將能實現工作效率的提升。對電磁流量計的應用探究以及故障分析,將能保障其在測量工作過程中的正常運轉,以及能夠充分發揮其在鋼鐵行業中應有的作用。合理選擇和正確安裝電磁流量計,并對其采取有效的維護措施,將有效避免或者降低工作時故障的發生,確保其工作運行穩定且安全可靠。
 
編輯:電磁流量計
版權:上海梅山工業民用工程設計研究院有限公司:張偉
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