基于電磁流量計在大型鉀肥項目中應用

上海自動(dòng)化儀表對于鉀肥生產(chǎn)企業(yè)而言，生產(chǎn)過(guò)程中另外一個(gè)重要參數就是流量，流量就是單位時(shí)間內流經(jīng)某一截面的流體數量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來(lái)表示，其單位分別是m3/h、L/h、kg/h等。流量計是指測量流體流量的儀表，它能指示和記錄某瞬時(shí)流體的流量值，計量表是指測量流體總量的儀表，它能累計某段時(shí)間間隔內流體的總量，即各瞬間流量的累加和。電磁流量計可用于準確測量電導率大于5μs/cm的液體、紙漿、泥漿、礦漿的流量。一體型是傳感器和信號轉換器設計成一體的流量測量系統，分體型是傳感器與信號轉換器分體安裝。

電磁流量計

1 電磁流量計的工作原理

電磁流量計是利用電磁感應原理制成的流量測量?jì)x表，可用來(lái)測量導電液體體積流量（流速）。變送器幾乎沒(méi)有壓力損失，內部無(wú)活動(dòng)部件，用涂層或襯里容易解決腐蝕性介質(zhì)流量的測量。檢測過(guò)程中不受被測介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度、流動(dòng)狀態(tài)等變化的影響，沒(méi)有測量滯后現象。.

電磁流量計

工作原理：

電磁流量計是電磁感應定律的具體應用，當導電的被測介質(zhì)垂直于磁力線(xiàn)方向流動(dòng)時(shí)，在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線(xiàn)都垂直的方向產(chǎn)生一個(gè)感應電動(dòng)勢E。如圖1 所示。工作原理表達式：E=BDV，式中B-表示磁感應強度T；D-表示導管直徑，即導體垂直切割磁力線(xiàn)的長(cháng)度m；V-表示被測介質(zhì)在磁場(chǎng)中運動(dòng)的速度m/s。感應電勢E 與被測介質(zhì)的體積流量成正比。但變送器輸出的E是一個(gè)微弱的電流信號，其中包含有各種干擾成分，而且信號內阻變化高達幾萬(wàn)贅，因此，要求轉換器是一個(gè)高輸入阻抗且各種干擾成分的交流毫伏轉換器，將感應電勢轉換成4耀20mADC 統一信號，以供顯示、調節和控制。在現代化生產(chǎn)企業(yè)中，該信號送入PLC 或者DCS 進(jìn)行組態(tài)。

電磁流量計

2 電磁流量計的特點(diǎn)與應用

電磁流量計有許多特點(diǎn)，應用時(shí)對有些問(wèn)題須特別注意。

電磁流量計的特點(diǎn)：

（1）測量導管內無(wú)可動(dòng)部件和阻流體，因而無(wú)壓損，無(wú)機械慣性，所以反應十分靈敏。

（2）測量范圍寬，量程比一般為10：1，**高可達100：1，流速范圍一般為1耀6m/s，也可擴展到0.5耀106m/s。流量范圍可測量每小時(shí)幾十毫升到幾十萬(wàn)立方米。測量管徑范圍可從2耀2400mm，甚至可達3000mm。

（3）可測含有固體顆粒、懸浮物、酸、堿鹽溶液等具有一定電導率的液體體積流量，也可測脈動(dòng)流量，還可以進(jìn)行雙向測量。

（4）電動(dòng)勢與體積流量成線(xiàn)性關(guān)系，因此儀表具有均勻速度，且流體的體積流量與介質(zhì)的物體、流動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，所以電磁流量計只需用水標定后即可來(lái)測量其他導電介質(zhì)的體積流量而不用修正。

3 電磁流量計的局限性和不足

（1）使用溫度和壓力不能太高，具有使用溫度與管道襯里的材質(zhì)發(fā)生膨脹、變形、變質(zhì)的溫度有關(guān)，一般不超過(guò)120毅，**高使用壓力取決于管道強度，電極部分的密封狀況以及法蘭的規格等，一般使用壓力不超過(guò)1.6MPa。

（2）應用范圍有限，電磁流量計不能用來(lái)測量氣體、蒸汽和石油制品等非導電流體的流量。

（3）當流速過(guò)低時(shí)，要把與干擾信號相同數量級的感應電動(dòng)勢進(jìn)行放大和測量時(shí)比較困難的，而且儀表也容易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，因此，電磁流量計的滿(mǎn)量程流速的現象一般不得低于0.3m/s。

（4）流速與速度分布不均勻時(shí)，將產(chǎn)生較大的測量誤差，因此在電磁流量計前必須有一個(gè)適當長(cháng)度的直管段來(lái)消除各種局限阻力對流速分布對稱(chēng)性的影響。

4 安裝要求及接地

（1）如果沒(méi)有大量持續不斷的漩渦進(jìn)入測量段，電磁流量計的測量就與流速分布狀態(tài)無(wú)關(guān)。但是在雙彎頭、切向流入或半開(kāi)閘閥后面，可能回產(chǎn)生這種漩渦。因此建議流量調節閥安裝在電磁流量計傳感器的下游，此外，應確保測量管段總是充滿(mǎn)流體。在生產(chǎn)線(xiàn)上使用電磁流量計時(shí)，總會(huì )有人不按照要求安裝，生產(chǎn)工藝控制點(diǎn)要求高的生產(chǎn)線(xiàn)，須按照要求安裝，否則電磁流量計測量不準確。

（2）安裝電磁流量計傳感器時(shí)，理論上安裝要求為前3DN，后2DN，DN表示管道直徑，就可以確保測量的精度。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )遇到某臺電磁流量計顯示不準確，其安裝過(guò)程中把電磁流量計的傳感器沒(méi)有按照要求安裝，不符合安裝要求，傳感器安裝在管道彎頭出口不到3DN的位置，結果顯示異常。

（3）標定時(shí)對直管段有特殊要求，要求上游直管段10DN，下游直管段5DN，表示管道直徑。

（4）傳感器的接地不久是基于安全目的，同時(shí)對于電磁流量計的無(wú)故障運行是必不可少的，傳感器的接地螺栓應連接到地電位。對于朔料或者絕緣管線(xiàn)，流體的接地是通過(guò)安裝接地環(huán)來(lái)實(shí)現，如果管道中存在雜散電勢，建議在傳感器的兩端均安裝接地環(huán)。

（5）電磁流量計可以安裝在垂直、水平或者傾斜管道上，但電極線(xiàn)須保持在水平方向上，避免電極軸線(xiàn)處于垂直方向。

（6）在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì )遇到管道管徑大于傳感器口徑時(shí)，可根據傳感器口徑大小在水平或者垂直管道上縮管，按照電磁流量計安裝要求進(jìn)行安裝。

5、轉換器

轉換器是將傳感器傳輸過(guò)來(lái)的脈沖信號轉換成與管道流體介質(zhì)的體積流量成正比的標準4~20mA 信號，輸出到PLC 或者DCS 實(shí)施監控該管道流量的報警、指示、記錄、調節。在現代化生產(chǎn)企業(yè)中安裝在管道上的電磁流量計經(jīng)常會(huì )出現顯示不準確，檢測傳感器是否完好，不用拆卸傳感器，可拆卸傳感器或者轉換器的信號線(xiàn)及電極的電源線(xiàn)，用萬(wàn)用表相互量信號線(xiàn)或者電源線(xiàn)的阻值即可判斷。

6 結束語(yǔ)

上海自動(dòng)化儀在化工生產(chǎn)過(guò)程中，為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和控制，經(jīng)常需要測量生產(chǎn)過(guò)程中各種介質(zhì)（液體、氣體和蒸汽等）的流量，以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據。同時(shí)，為了進(jìn)行經(jīng)濟核算，經(jīng)常需要知道在一段時(shí)間（如一班、一天等）內流過(guò)的介質(zhì)總量。所以，介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過(guò)程達到高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟核算所需的一個(gè)重要參數。