基于電磁流量計在大型鉀肥項目中應(yīng)用

上海自動化儀表對于鉀肥生產(chǎn)企業(yè)而言，生產(chǎn)過程中另外一個重要參數(shù)就是流量，流量就是單位時間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體數(shù)量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來表示，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，它能累計某段時間間隔內(nèi)流體的總量，即各瞬間流量的累加和。電磁流量計可用于準(zhǔn)確測量電導(dǎo)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(zhuǎn)換器設(shè)計成一體的流量測量系統(tǒng)，分體型是傳感器與信號轉(zhuǎn)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(yīng)原理制成的流量測量儀表，可用來測量導(dǎo)電液體體積流量（流速）。變送器幾乎沒有壓力損失，內(nèi)部無活動部件，用涂層或襯里容易解決腐蝕性介質(zhì)流量的測量。檢測過程中不受被測介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度、流動狀態(tài)等變化的影響，沒有測量滯后現(xiàn)象。.

電磁流量計

工作原理：

電磁流量計是電磁感應(yīng)定律的具體應(yīng)用，當(dāng)導(dǎo)電的被測介質(zhì)垂直于磁力線方向流動時，在與介質(zhì)流動和磁力線都垂直的方向產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢E。如圖1 所示。工作原理表達(dá)式：E=BDV，式中B-表示磁感應(yīng)強(qiáng)度T；D-表示導(dǎo)管直徑，即導(dǎo)體垂直切割磁力線的長度m；V-表示被測介質(zhì)在磁場中運(yùn)動的速度m/s。感應(yīng)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是一個微弱的電流信號，其中包含有各種干擾成分，而且信號內(nèi)阻變化高達(dá)幾萬贅，因此，要求轉(zhuǎn)換器是一個高輸入阻抗且各種干擾成分的交流毫伏轉(zhuǎn)換器，將感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)換成4耀20mADC 統(tǒng)一信號，以供顯示、調(diào)節(jié)和控制。在現(xiàn)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(yīng)用

電磁流量計有許多特點(diǎn)，應(yīng)用時對有些問題須特別注意。

電磁流量計的特點(diǎn)：

（1）測量導(dǎo)管內(nèi)無可動部件和阻流體，因而無壓損，無機(jī)械慣性，所以反應(yīng)十分靈敏。

（2）測量范圍寬，量程比一般為10：1，**高可達(dá)100：1，流速范圍一般為1耀6m/s，也可擴(kuò)展到0.5耀106m/s。流量范圍可測量每小時幾十毫升到幾十萬立方米。測量管徑范圍可從2耀2400mm，甚至可達(dá)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(dǎo)率的液體體積流量，也可測脈動流量，還可以進(jìn)行雙向測量。

（4）電動勢與體積流量成線性關(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、流動狀態(tài)無關(guān)，所以電磁流量計只需用水標(biāo)定后即可來測量其他導(dǎo)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120毅，**高使用壓力取決于管道強(qiáng)度，電極部分的密封狀況以及法蘭的規(guī)格等，一般使用壓力不超過1.6MPa。

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

（3）當(dāng)流速過低時，要把與干擾信號相同數(shù)量級的感應(yīng)電動勢進(jìn)行放大和測量時比較困難的，而且儀表也容易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，因此，電磁流量計的滿量程流速的現(xiàn)象一般不得低于0.3m/s。

（4）流速與速度分布不均勻時，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適當(dāng)長度的直管段來消除各種局限阻力對流速分布對稱性的影響。

4 安裝要求及接地

（1）如果沒有大量持續(xù)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)無關(guān)。但是在雙彎頭、切向流入或半開閘閥后面，可能回產(chǎn)生這種漩渦。因此建議流量調(diào)節(jié)閥安裝在電磁流量計傳感器的下游，此外，應(yīng)確保測量管段總是充滿流體。在生產(chǎn)線上使用電磁流量計時，總會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，須按照要求安裝，否則電磁流量計測量不準(zhǔn)確。

（2）安裝電磁流量計傳感器時，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)過程中，經(jīng)常會遇到某臺電磁流量計顯示不準(zhǔn)確，其安裝過程中把電磁流量計的傳感器沒有按照要求安裝，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(jié)果顯示異常。

（3）標(biāo)定時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，同時對于電磁流量計的無故障運(yùn)行是必不可少的，傳感器的接地螺栓應(yīng)連接到地電位。對于朔料或者絕緣管線，流體的接地是通過安裝接地環(huán)來實(shí)現(xiàn)，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，但電極線須保持在水平方向上，避免電極軸線處于垂直方向。

（6）在實(shí)際生產(chǎn)過程中經(jīng)常會遇到管道管徑大于傳感器口徑時，可根據(jù)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(zhuǎn)換器

轉(zhuǎn)換器是將傳感器傳輸過來的脈沖信號轉(zhuǎn)換成與管道流體介質(zhì)的體積流量成正比的標(biāo)準(zhǔn)4~20mA 信號，輸出到PLC 或者DCS 實(shí)施監(jiān)控該管道流量的報警、指示、記錄、調(diào)節(jié)。在現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)中安裝在管道上的電磁流量計經(jīng)常會出現(xiàn)顯示不準(zhǔn)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(zhuǎn)換器的信號線及電極的電源線，用萬用表相互量信號線或者電源線的阻值即可判斷。

6 結(jié)束語

上海自動化儀在化工生產(chǎn)過程中，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(jù)。同時，為了進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，經(jīng)常需要知道在一段時間（如一班、一天等）內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以，介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達(dá)到高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所需的一個重要參數(shù)。