淺析電磁流量計(jì)在鹽湖化工中的選型應(yīng)用

許華善 談廣德(青海鹽湖佛照藍(lán)科鋰業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000)

淺析電磁流量計(jì)在鹽湖化工中的選型應(yīng)用

許華善 談廣德(青海鹽湖佛照藍(lán)科鋰業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000)

近幾年我國鹽湖化工企業(yè)蓬勃發(fā)展，隨著國內(nèi)科技進(jìn)步和工業(yè)水平的提高，很多自動(dòng)化控制儀器被引入鹽湖化工生產(chǎn)中。電磁流量計(jì)是一種常用的流量型檢測儀表，在鹽湖化工中應(yīng)用廣泛。本文重點(diǎn)介紹了電磁流量計(jì)在鹽湖化工選型中的應(yīng)用。

鹽湖化工;電磁流量計(jì);選型;標(biāo)準(zhǔn)

我國是一個(gè)多鹽湖的國家，境內(nèi)分布有四大鹽湖，即青海茶卡鹽湖、青海察爾汗鹽湖、山西運(yùn)城鹽湖和新疆巴里坤鹽湖。鹽湖除了富含鹽類以外，鉀、鎂、鋰、硼、銣、銫、溴等礦產(chǎn)資源也非常豐富，開發(fā)價(jià)值高。圍繞鹽湖資源的開發(fā)利用形成了一大批鹽湖化工企業(yè)，逐漸形成體系完備、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的鹽湖工業(yè)群[1]。

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代測量儀表在鹽湖化工生產(chǎn)中有這非常廣泛的應(yīng)用[2]。流量型儀表屬于自動(dòng)化儀表的一部分[3]，廣泛用于鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。鹽湖化工企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境通常都是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿型的，條件惡劣，因此所有傳送管道都具有很好的防腐性能。眾所周知，沒有任何一種儀表可以適用于所有應(yīng)用場景場合，所以根據(jù)測量對象和測量目錄正確選擇合適的測量儀表非常重要，能夠?qū)x表的性能正確發(fā)揮到最大，提高生成效率。鹽湖化工原料的電導(dǎo)率高，生產(chǎn)環(huán)境溫度通常在-30℃～90℃之間。考慮到這電磁流量計(jì)種工作狀況，鹽湖化工企業(yè)通常選用電磁流量計(jì)[4]。相對于質(zhì)量流量型、超聲波型和差壓型等其他流量計(jì)，電磁流量計(jì)具有測量精度高，使用壽命長，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)[5]。電磁流量計(jì)具有很好的性能，需要根據(jù)電磁流量計(jì)的性能合理地選型、正確地使用。

1 電磁流量計(jì)簡介

電磁流量計(jì)是過程自動(dòng)化儀表與裝置中的重要的儀表之一，屬于能源型計(jì)量器具。電磁流量計(jì)的工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律[6]。根據(jù)物理學(xué)原理可知，當(dāng)導(dǎo)體在磁場里做運(yùn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線時(shí)，磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電流激發(fā)的磁場要阻礙原磁通的變化，感應(yīng)電動(dòng)勢e的方向由右手定則確定。我們記磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體在磁場中的有效長度為L，導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度為u，則感應(yīng)電動(dòng)勢為e=Blu。

在鹽湖化工生產(chǎn)中使用的電磁流量計(jì)的主要結(jié)構(gòu)包括天然磁場磁路系統(tǒng)、測量電極、基于非導(dǎo)磁材料的測量外殼、襯里材料、測量導(dǎo)管和傳感器型轉(zhuǎn)換器等部分[7]。在管道外面安裝有一對磁極N和S，流動(dòng)的導(dǎo)電生產(chǎn)材料就處在激發(fā)的磁場之中。當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，即導(dǎo)電液體流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)的導(dǎo)電液體切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。通常磁感應(yīng)強(qiáng)度是固定的，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的正比于測量管道直徑和平均流速，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng)電極檢測后送到處理電路。上述部分可以分為流量傳感器和信號轉(zhuǎn)換器兩部分，其中流量傳感器用來采集數(shù)據(jù)，將流過的被測導(dǎo)電液體的流量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢；信號轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過電極產(chǎn)生的毫伏級電壓信號放大到電路可以處理的數(shù)量級，經(jīng)信號處理后得到實(shí)時(shí)流量[8]。控制系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。輸出信號不受被測液體的溫度、壓強(qiáng)和黏度等物理性質(zhì)的影響，因此電磁流量計(jì)可以認(rèn)為是一種體積型儀表。

2 電磁流量計(jì)的選型

2.1 類型選擇

電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要有和一體型和分體型兩種類型。當(dāng)工作在良好的環(huán)境條件下時(shí)一般選用一體型電磁流量計(jì)即可。當(dāng)工作在高溫、震動(dòng)等復(fù)雜環(huán)境條件下時(shí)，優(yōu)先考慮分體型電磁流量計(jì)。

2.2 根據(jù)測量流體的電導(dǎo)率選擇

鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)原料的導(dǎo)電性各不相同，導(dǎo)電流體的導(dǎo)電性通常用電導(dǎo)率來描述。對于高電導(dǎo)率流體，只需要選擇一般類儀表。對于低電導(dǎo)率流體，要使用電容式電磁流量計(jì)。

2.3 測量口徑的選擇

鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)中使用的電磁流量計(jì)成本很高，其中測量管的口徑在電磁流量計(jì)成本中占有很大一部分，口徑越大，價(jià)格越高。鹽湖化工企業(yè)的中間生產(chǎn)原料通常具有很大的粘度和較低的流速等特性，為了減小成本，傳感器口徑比目前管道管徑稍大即可。低電導(dǎo)率流體里面含有較多固體顆粒，這些固體顆粒會(huì)使電極和襯里嚴(yán)重磨損，減小使用壽命。這時(shí)就應(yīng)該擴(kuò)大傳感器的口徑，同時(shí)增大上下游導(dǎo)管的長度，保證流速的均勻分布。

2.4 電極材料選擇

電磁流量計(jì)的電極需要經(jīng)常更換，因此電極成本占有電磁流量計(jì)流量計(jì)運(yùn)營成本的一大部分，選擇合適的電極能在保證良好測量效果的基礎(chǔ)上節(jié)約成本。

2.5 襯里材料的選擇

襯里材料的選擇要同時(shí)考慮腐蝕性和磨蝕性的要求。弱腐蝕性液體可以選用氯丁橡膠，價(jià)格便宜。弱腐蝕性液體可以選用氟塑料。此外，在工作溫度不劇烈變化的情況下也可以選擇陶瓷材料，防止陶瓷碎裂，陶瓷具有極好的耐腐蝕性和耐磨性。

2.6 電源選擇

鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)中的工作物質(zhì)是液體，易燃性危險(xiǎn)氣體很少，遠(yuǎn)未達(dá)到爆炸閾值。電源引入方便，直流24V、交流220V和電池等供電方式均可采用。如現(xiàn)場容許的情況下，可以根據(jù)引電源方便、便于維護(hù)的原則靈活選擇。

2.7 防護(hù)等級和抗電磁干擾選擇

正常情況下，電磁流量計(jì)采用的是非接觸測量，即電磁流量計(jì)不會(huì)浸入液體中，這樣會(huì)導(dǎo)致電磁流量計(jì)的損壞。但是鹽湖化工企業(yè)的生產(chǎn)車間濕度較大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際空氣濕度情況來選擇正確的防護(hù)等級[9]。此外，和電子產(chǎn)品一樣，電磁流量計(jì)對抗電磁干擾性能也有一定要求。外加電磁場會(huì)影響測量結(jié)果，因此要根據(jù)實(shí)際情況來選擇正確抗電磁干擾的防護(hù)等級[10]。

3 結(jié)語

隨著我國鹽湖化工企業(yè)逐步走上生產(chǎn)自動(dòng)化的道路，各種先進(jìn)儀表被引入生產(chǎn)過程。電磁流量計(jì)作為一種重要的工業(yè)流量測量儀表，本文根據(jù)電磁流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)，介紹了在鹽湖化工生產(chǎn)中的選型應(yīng)用。對廣大鹽湖化工企業(yè)的工程師正確選用儀表有著重要指導(dǎo)意義，通過正確選型可以降低成本，提高生產(chǎn)效益。

[1]韓永蓮,史丹丹.青海省鹽湖化工產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展模式與機(jī)制探索[J].科技和產(chǎn)業(yè),2016,16(10):33-37.

[2]張文帥,趙德淵,渠修一.淺談化工自動(dòng)化儀表的檢修與維護(hù)[J].化工管理,2013(14):196.

[3]房亞君,陳普光,劉占慶.自動(dòng)化儀表在化工生產(chǎn)控制中的研究討論[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,33(16):24-24.

[4]李梅英.淺談電磁流量計(jì)[J].煤炭與化工,2009,32(5):48-50.

[5]張?zhí)煅?楊曉紅.流量儀表在石油化工行業(yè)中的選型及應(yīng)用[J].廣東化工,2016,43(14):206-207.

[6]周崇寧,孔兵.對法拉第電磁感應(yīng)定律定量探究的設(shè)計(jì)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2016(12):54-56.

[7]趙明.漿液型電磁流量計(jì)在煤化工行業(yè)中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分析[J].化學(xué)工程與裝備,2015(3):164-165.

[8]黃宇航,陶宇紅,俞克非.礦用電磁流量計(jì)電路的設(shè)計(jì)與測量分析[J].煤礦機(jī)械,2015,36(4):48-51.

[9]劉秀玉,田振華.化工機(jī)械材料腐蝕與防護(hù)[J].中國設(shè)備工程,2016(10):33-33.

[10]蘇樺,唐曉莉,張懷武.抗電磁干擾(EMI)磁性材料及元器件技術(shù)[J].世界科技研究與發(fā)展,2001,23(4):18-20.