關于電磁流量計在水煤漿中的應用

電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優點是壓損極小，可測流量范圍大。zui大流量與zui小流量的比值一般為100：1以上，適用的工業管徑范圍寬，zui大口徑可達3m，輸出信號和被測流量成線性，度較高，可測量電導率≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的導電流體流量。目前的煤化工行業中德士古氣化爐中的煤漿流量計大部分設計和選型中都采用的是電磁流量計，但實際使用效果差異很大，這一問題一直是煤化工行業專業人員討論的難題。

　　陜西神木化學工業有限公司是年產60萬t甲醇的大型國有企業，有6臺德士古氣化爐，共有15臺煤漿電磁流量計，經過多年的探索，整體使用效果良好。尤其是科隆電磁流量計自04年投用以來，流量計運行穩定，襯里采用ETFE(增強聚四氟乙烯)，運行近5年來，沒有任何磨損，與其他單位生產的煤漿流量計相比，質量優良，運行穩定。

　　水煤漿電磁流量計的工作原理

　　由于水煤漿特殊的物理特性，使其測量難度很大。它含有60%以上的極細的煤固體顆粒，再加上輔助添加劑，在高壓工況下，其動力粘度高達800~1500mPa.s，介質對襯里的擠壓和對電極的沖刷環境要求電磁流量計傳感器的襯里與測量導管的附著性能以及電極的抗噪聲和防滲漏性能有著很高的要求，而且水煤漿是非牛頓流體，設計管道流速很低，在1.0m/s左右，而且又有腐蝕性。經多年煤化工裝置的運行比較經驗證明，采用煤漿電磁流量計測量水煤漿流量是目前惟一可靠的方式。

　　電磁流量計測量的基本原理是法拉第電磁感應原理(見圖1)。導體在磁場中作相對運動感應出電動勢由Ex=kBDv計算。感應電勢E的大小正比于導體的運行速度v、導體寬度D及磁場強度B。電磁流量計兩個測量電極間的距離是由流動介質形成的導體寬度D，置于管道兩側的電磁線圈通電后產生電磁場，強度為B。當被測的導電流體以平均流速v通過磁場時，電極感應出一定的電動勢E。轉換器將所測的電動勢E轉換成4-20mA標準信號傳送至控制室。

　　B-磁通密度;D-測量管內徑;V-流量信號(電動勢);U-液體平均軸向流速

　　結構及各部分的作用

　　電磁流量計的結構主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成。

　　磁路系統的作用是產生均勻的直流或交流磁場。電磁流量計一般采用交變磁場。

　　測量導管的作用是讓被測導電性液體通過。測量導管必須采用不導磁、低導磁率、低導熱率和具有一定機械強度的材料制成，可選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。

　　電極的作用是引出和被測量流量成正比的感應電勢信號。電極一般用非導磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的水平軸線方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測量精度。而在水煤漿場合，由于高壓煤漿對電極的沖刷會產生信號噪聲，通常有技術經驗的制造廠會采用低噪聲電極來降低沖刷噪聲。

　　外殼應用鐵磁材料制成，是勵磁線圈的外罩，并隔離外磁場的干擾。

　　在測量導管的內側及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體，其作用是防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路，并可適應測量導管的抗腐蝕性和耐磨性。

　　在水煤漿場合襯里材料多為耐腐蝕、耐磨的工程橡膠和聚四氟乙烯塑料)，電磁流量計在水煤漿中的應用但近幾年發展起來的增強聚四氟乙烯被得到廣泛應用，其耐磨性、耐擠壓性能、耐腐蝕性非常優異，并與測量導管有很好的附著性能，不會發生襯里起殼或脫落現象。

　　由液體流動產生的感應電勢信號十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉換成統一的標準信號并抑制主要的干擾信號。

　　電磁流量計的選型

　　電磁流量計的合理選用及正確安裝對提高流量計的測量精度和延長儀表壽命，都是極其重要的。其選用原則有以下四點：

　　被測流體必須是導電液體，它不能測量氣體、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物質，傳感器的襯里很重要，必需穩定、耐壓、耐磨。

　　口徑與量程的選擇。流量計的量程根據不低于預計的zui大流量值的原則選擇滿量程刻度，常用流量超過滿量程的50%，這樣可獲得較高的測量精度。常用流速為2~4m/szui合適。電極要有降噪功能的低噪聲電極。

　　壓力的選擇：使用壓力必須低于電磁流量計額定工作壓力，一般不超過16×105Pa，襯里的耐壓也很關鍵，襯里在擠壓后不能使電*出襯里表面。

　　溫度的選擇。被測介質溫度不能超過襯里材料的容許使用溫度，在高壓狀態下，一般≤120℃。

　　電磁流量計的安裝

　　安裝位置。電磁流量計可以垂直、水平安裝，但推薦垂直安裝，且被測流體是自下而上流動。也可以水平安裝，但要使兩電極在同一水平面上。水平安裝時要保證在何時測量導管都充滿液體。

　　電磁流量計信號比較弱，滿量程時只有幾毫伏，且流量很小時，只有幾微伏，外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此，流量計的外殼、屏蔽線、測量導管都要接地。要單獨設置接地點，千萬不要連接在電機或上、下管道上。

　　流量計的安裝地點要遠離一切磁源。

　　電磁流量計是速度式流量計。當流線分布不符合設定條件時，將產生測量誤差。因此，在電磁流量計前必須有5~10D左右的直管段，以消除各種局部阻力對流線分布對稱性的影響。

　　結語

　　隨著煤化工的發展與應用，化工工藝千變萬化，使電磁流量計擴大了應用范圍。在實際使用中會遇到各種各樣的技術難題，在流量計的廠家選擇中會更謹慎，建議能選擇在同類行業中有使用業績的生產廠家，以保證整個生產的安全穩定運行。