抗干擾電解液流量計(jì) 電解槽進(jìn)槽物料流量計(jì) 電解液流量計(jì) 抗干擾機(jī)械式流量計(jì)
金屬管浮子流量計(jì)是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中常用的一種變面積流量?jī)x表，它具有體積小，檢測(cè)范圍大，使用方便等特點(diǎn)，金屬管浮子流量計(jì)可用來(lái)測(cè)量液體、氣體以及蒸汽的流量，特別適合用于低流速小流量介質(zhì)的流量測(cè)量，金屬管浮子流量計(jì)分就地指示型和智能遠(yuǎn)傳型，具有指針顯示瞬時(shí)流量，液晶顯示瞬時(shí)、累計(jì)流量，標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流輸出，上、下限報(bào)警，HART協(xié)議輸出等多種功能。
工作原理：
金屬管浮子流量計(jì)由測(cè)量管、浮子和指示器組成，浮子在測(cè)量管中自由的上下移動(dòng)，改變管道中的流通面積，隨著流量大小的變化，浮子在測(cè)量管中的垂直位置也發(fā)生相應(yīng)的變化，通過(guò)磁性的傳遞系統(tǒng)將浮子位置準(zhǔn)確傳遞到指示器的刻度盤(pán)上，指示流量值的變化。
主要特點(diǎn)：
·工作可靠，維護(hù)量少，使用壽命長(zhǎng)
·1：10的較寬的量程比
·全金屬結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固穩(wěn)定，適合高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)
·防爆設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)適合易燃、易爆危險(xiǎn)場(chǎng)合
·新型磁耦合傳感器保證信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠
·適合低流速小流量的介質(zhì)流量的測(cè)量
·可加裝磁過(guò)濾器
·智能型可選現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)和累積流量顯示
·可選二線制、電池供電方式
·可帶保溫、夾套設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
測(cè)量范圍 | 水：2.5～100000L/h |
空氣：0.07～3000m3/h | |
量程比 | 10:1（特殊型 20:1） |
精度等級(jí) | 標(biāo)準(zhǔn)型1.5級(jí)，特殊訂貨可達(dá)1.0級(jí) |
工作壓力 | DN15、DN25、DN40、DN50～4.0MPa |
DN80、DN100、DN150、DN200～1.6MPa | |
介質(zhì)溫度 | 普通型：-40℃～100℃ |
高溫型：-80℃～250℃ | |
內(nèi)襯F46氟塑料：-40℃～+80℃，內(nèi)襯PFTE-40℃～+120℃ | |
環(huán)境溫度 | 指針式：-40℃～+65℃ |
智能型：-25℃～+65℃ | |
連接方式 | 法蘭連接 |
電氣接口 | M20×1.5（特殊要求可做） |
防護(hù)等級(jí) | IP65 |
防爆等級(jí) | 本安：ExibIICT4； 隔爆：ExdIIBT4 |
介質(zhì)粘度 | DN15≤5Mpa.s DN25～200≤5Mpa.s |
工作電源 | +24VDC，紋波≤5% |
測(cè)量管材質(zhì) | 304不銹鋼 316不銹鋼，304或316L不銹鋼內(nèi)襯FTFE或F46 |
浮子材質(zhì) | 304或316（不銹鋼）；FTFE或F46 |
產(chǎn)品分類：
儀表規(guī)格 | 現(xiàn)場(chǎng)顯示型（指針指示） | 遠(yuǎn)傳顯示型（液晶數(shù)顯） |
信號(hào)輸出 | 無(wú) | 4～20mA |
供電電源 | 無(wú) | +24VDC |
精度等級(jí) | 1.5級(jí) | |
顯示 | 指針或液晶 | |
通訊接口 | 可選配HART通訊 | |
測(cè)量管材質(zhì) | 不銹鋼，可選內(nèi)襯PTFE（防腐蝕） | |
防爆等級(jí) | 可選本安：ExibIICT4； 隔爆：ExdIIBT4 | |
防護(hù)等級(jí) | IP65 | |
儀表通徑 | DN15～DN200 | |
安裝方式 | 法蘭安裝 | |
介質(zhì) | < 250℃ | |
環(huán)境溫度 | -30℃～65℃ | |
流量范圍：
口徑 | 水(L/h)20℃ 0.101325MPa | 空氣(m3/h)20℃ 0.101325MPa | |||
壓力等級(jí) | 通徑 | 浮子（CrNi Hc) | 浮子（PTFE Ti) | 浮子（CrNi Hc) | 浮子（PTFE Ti) |
4.0MPa | 15 | 1.6-16 | 0.05-0.5 | ||
2.5-25 | 2.5-25 | 0.075-0.75 | 0.075-0.75 | ||
4.0-40 | 4.0-40 | 0.12-1.2 | 0.12-1.2 | ||
6.0-60 | 6.0-60 | 0.18-1.8 | 0.18-1.8 | ||
10-100 | 10-100 | 0.30-3.0 | 0.30-3.0 | ||
16-160 | 16-160 | 0.45-4.5 | 0.45-4.5 | ||
25-250 | 25-250 | 0.75-7.5 | 0.75-7.5 | ||
40-400 | 40-400 | 1.2-12 | 1.2-12 | ||
60-600 | 60-600 | 1.8-18 | 1.8-18 | ||
20 | 40-400 | 25-250 | 0.75-7.5 | 0.75-7.5 | |
60-600 | 40-400 | 1.2-12 | 1.2-12 | ||
100-1000 | 60-600 | 1.8-18 | 1.8-18 | ||
25 | 100-1000 | 100-1000 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
160-1600 | 120-1200 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
250-2500 | 160-1600 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
400-4000 | 250-2500 | 12-120 | |||
32 | 160-1600 | 120-1200 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
250-2500 | 160-1600 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
400-4000 | 250-2500 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
600-6000 | 18-180 | ||||
40 | 400-4000 | 100-1000 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
600-6000 | 160-1600 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
1000-10000 | 250-2500 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
50 | 600-6000 | 400-4000 | 12-120 | 12-120 | |
1000-10000 | 600-6000 | 18-180 | 18-180 | ||
1600-16000 | 1000-10000 | 30-300 | 30-300 | ||
2000-20000 | 1200-12000 | 37-370 | |||
1.6MPa | 65 | 1200-12000 | 600-6000 | 18-180 | 18-180 |
1600-16000 | 1000-10000 | 30-300 | 30-300 | ||
2500-25000 | 1200-12000 | 37-370 | 37-370 | ||
80 | 2500-25000 | 1600-16000 | 37-370 | 50-500 | |
4000-40000 | 2500-25000 | 75-750 | 75-750 | ||
100 | 4000-40000 | 2500-25000 | 120-1200 | 120-1200 | |
6000-60000 | 4000-40000 | 180-1800 | |||
125 | 8000-80000 | 4000-40000 | 120-1200 | 120-1200 | |
10000-100000 | 6000-60000 | 180-1800 | |||
150 | 12000-120000 | 6000-60000 | 200-2000 | 180-1800 | |
-150000 | 8000-80000 | ||||
電解槽進(jìn)槽物料流量計(jì)的應(yīng)用，闡述了電磁流量計(jì)的原理和特點(diǎn), 結(jié)合電磁流量計(jì)在某公司電解槽流量測(cè)量中的應(yīng)用, 對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了介紹與分析, 并給出電解槽流量計(jì)選型和維護(hù)的幾點(diǎn)建議。
電解槽進(jìn)槽物料流量是離子膜電解裝置重要的聯(lián)鎖監(jiān)控點(diǎn), 對(duì)電解槽的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義, 而電解液流量的測(cè)量一般情況下都采用電磁流量計(jì)。筆者通過(guò)分析電磁流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)的典型故障, 對(duì)電解槽進(jìn)槽物料流量計(jì)的選型和維護(hù)提出一些建議。
1 電磁流量計(jì)的原理和特點(diǎn)
電磁流量計(jì)的測(cè)量原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律:導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí), 導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì), 其感應(yīng)電勢(shì)E=KBVD, 其中K為儀表系數(shù), B為磁感應(yīng)強(qiáng)度, V為介質(zhì)流速, D為管道內(nèi)徑。測(cè)量流量時(shí), 導(dǎo)電性液體以速度V流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng), 導(dǎo)電性液體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的感應(yīng)電壓, 電壓信號(hào)通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上與介質(zhì)接觸的電極檢測(cè), 并通過(guò)電纜送至轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理, 實(shí)現(xiàn)流體的瞬時(shí)流量測(cè)量。
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器主要由測(cè)量管組件、勵(lì)磁系統(tǒng)、電極及抗干擾調(diào)整系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)換器將測(cè)量到的電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元放大、整形、AD轉(zhuǎn)換后顯示或輸出。根據(jù)傳感器和轉(zhuǎn)換器之間的連接方式, 電磁流量計(jì)可以分為一體式和分體式。
電磁流量計(jì)適用于測(cè)量導(dǎo)電性介質(zhì)的體積流量, 要求介質(zhì)滿管無(wú)氣泡, 并帶有一定距離的直管段。電磁流量計(jì)的測(cè)量原理決定了介質(zhì)必須具有導(dǎo)電性, 這樣流通的介質(zhì)才能切割勵(lì)磁電極產(chǎn)生的磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。如果介質(zhì)不滿管或者有氣泡, 會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁磁場(chǎng)的偏差和波動(dòng), 測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。而直管段則是為了進(jìn)一步消除氣泡。
電極是勵(lì)磁磁場(chǎng)的發(fā)生體, 也是接觸介質(zhì)的部分, 根據(jù)不同介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)可選用不同的金屬材料。例如測(cè)量堿液可以采用316L或NI電極, 測(cè)量鹽酸可以采用鉭材, 而電解槽陽(yáng)極液含有游離氯, 一般采用鈦材電極。接地環(huán)是通過(guò)接地電極直接與介質(zhì)接觸, 再通過(guò)接地環(huán)與儀表法蘭接地, 以達(dá)到與地等電位, 消除干擾的目的。一般金屬管道可以不配接地環(huán), 將流量計(jì)的法蘭和管道連接起來(lái)然后再接地。
2 影響電磁流量計(jì)測(cè)量的因素
周邊的磁場(chǎng)影響。通過(guò)16kA以上的強(qiáng)直流電流的電解槽會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng), 磁場(chǎng)會(huì)使電磁流量計(jì)的電磁線路受到表不能正常工作, 輸出信號(hào)波動(dòng)。
漏電流 (也叫雜散電流) 的影響。電磁流量計(jì)的檢測(cè)電壓在幾毫伏, 這個(gè)電壓是由流體的流動(dòng)感應(yīng)產(chǎn)生的, 電解槽陰極陽(yáng)極液本身就是導(dǎo)電液體, 通過(guò)電解槽后會(huì)帶有電流影響到電磁流量計(jì), 當(dāng)漏電流通過(guò)電磁流量計(jì)的電極和接地環(huán)時(shí), 就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大電流, 一旦漏電流值超過(guò)電磁流量計(jì)所允許的噪聲電平, 就會(huì)造成放大器過(guò)載, 引起測(cè)量誤差, 因此要在工藝管道上加裝接地線進(jìn)行接地處理。
接地電動(dòng)勢(shì)的影響。電解槽的漏電流對(duì)地會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì), 會(huì)影響電磁流量計(jì)的計(jì)量, 由于電解裝置的電動(dòng)勢(shì)不穩(wěn)定, 因此要求電磁流量計(jì)的接地良好, 接地電阻控制在4Ω以下。
工藝狀況的影響。工藝配管按要求施工, 影響電磁流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度還有一個(gè)條件就是要有足夠長(zhǎng)的直管段, 確保流體在經(jīng)過(guò)流量計(jì)時(shí)流速穩(wěn)定, 泵運(yùn)行狀況良好, 不得有氣蝕情況, 不能在管路內(nèi)存在大量的氣泡, 小氣泡不影響測(cè)量, 但氣泡增大會(huì)造成儀表信號(hào)的波動(dòng), 測(cè)量信號(hào)失真。
3 故障分析實(shí)例
筆者所在公司電解槽采用日本旭化成離子膜電解槽裝置, 一期裝置年產(chǎn)20萬(wàn)噸, 流量計(jì)電磁流量計(jì)。2009年5月投產(chǎn)至今, 一直運(yùn)行穩(wěn)定, 偶爾出現(xiàn)進(jìn)槽物料流量計(jì)波動(dòng)的情況。2017年8月新增11#、12#兩臺(tái)電解槽。
新增的年產(chǎn)5萬(wàn)噸電解裝置在開(kāi)車(chē)調(diào)試過(guò)程中, 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥手動(dòng)控制, 但陰極液流量計(jì)FI232一直存在較大的測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng), 根本無(wú)法判斷當(dāng)前進(jìn)料流量?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整了儀表濾波系數(shù)并檢查增加接地線都未起到作用, *后廠家售后人員更換了一臺(tái)增加了抗電磁干擾模塊的分體式轉(zhuǎn)換器, 將轉(zhuǎn)換器安裝在距離管道1m處。經(jīng)過(guò)處理后, 流量測(cè)量才恢復(fù)穩(wěn)定。結(jié)合使用了近十年的年產(chǎn)20萬(wàn)噸裝置陰極液流量計(jì)都采用的是分體式結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀, 可以判斷由于受到電解槽強(qiáng)電流磁場(chǎng)和管道內(nèi)部介質(zhì)漏電流影響, 電磁流量計(jì)無(wú)法正常測(cè)量, 在增加了抗電磁干擾模塊后, 對(duì)干擾進(jìn)行屏蔽處理, 測(cè)量恢復(fù)正常。
原裝置中有幾臺(tái)電槽陽(yáng)極液流量計(jì)FI231也出現(xiàn)過(guò)流量波動(dòng), 測(cè)量流量超低限導(dǎo)致電槽聯(lián)鎖停車(chē)的情況, 這些情況在裝置投運(yùn)以來(lái)陸續(xù)出現(xiàn)過(guò)幾次, 但在2017年下半年出現(xiàn)次數(shù)較多。早期采取的措施是檢查緊固流量計(jì)儀表接線和儀表參數(shù), 也對(duì)儀表外部進(jìn)行了接地處理。針對(duì)頻繁出現(xiàn)的問(wèn)題, 分析原因有兩個(gè), 一是電磁流量計(jì)處于強(qiáng)磁場(chǎng)和高溫場(chǎng)所工作了近十年, 電子元器件出現(xiàn)老化造成信號(hào)處理能力上的削弱, 無(wú)法較好地抵抗磁場(chǎng)干擾從而引起了信號(hào)波動(dòng);二是儀表接地處理不到位, 接地電阻不合格, 從電槽實(shí)際考慮, 不僅要對(duì)儀表傳感器和轉(zhuǎn)換器都進(jìn)行接地, 還要將四氟墊片和PVDF隔膜閥等不導(dǎo)電的設(shè)備兩邊法蘭連接在一起, 形成等電位一同接地。另外還要嚴(yán)格控制接地電阻。
新增年產(chǎn)5萬(wàn)噸裝置中的L槽在投運(yùn)后幾個(gè)月內(nèi)陽(yáng)極液電磁流量計(jì)FI231頻繁出現(xiàn)流量突變?yōu)榱愕那闆r, 持續(xù)時(shí)間從幾秒到幾分鐘不等, 對(duì)電解槽安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大影響。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn), 采取的措施包括按規(guī)范接地和更換為同品牌分體式流量計(jì), 但是故障還是時(shí)有發(fā)生。考慮到電解槽下部安裝空間不多, 流量計(jì)前后閥門(mén)都縮徑處理, 前后直管段不符合電磁流量計(jì)安裝規(guī)范要求, 這樣可能會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)部存在旋渦或者氣泡, 但是電解槽裝置進(jìn)槽物料采用的是高處自流的方式, 加上同為年產(chǎn)5萬(wàn)噸裝置的另外一臺(tái)電槽沒(méi)有發(fā)生類似情況, 故可以排除工藝管道內(nèi)流體中含有大量氣泡的情況。在經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試后, 聽(tīng)取了同行意見(jiàn), *終更換了其他品牌雙頻勵(lì)磁分體式電磁流量計(jì), 并加裝了抗電磁干擾裝置, 再?zèng)]有出現(xiàn)流量突變的情況。
4 選型與維護(hù)
根據(jù)上文的故障分析, 筆者給出以下建議:
a. 流量計(jì)選用帶接地電極的三電極形式, 非金屬管道一定要有接地環(huán)。電極材料根據(jù)工藝介質(zhì)確定, 接地環(huán)材料應(yīng)與電極一致。
b. 流量計(jì)應(yīng)選用雙頻勵(lì)磁分體式電磁流量計(jì), 并加裝抗電磁干擾裝置。
c. 流量計(jì)的安裝應(yīng)該符合安裝規(guī)范, 前后直管段符合要求。一般為DN后5DN (DN為管道公稱通徑) 。
d. 流量計(jì)應(yīng)該可靠接地, 接地電阻符合要求 (小于100Ω) , 傳感器、轉(zhuǎn)換器、工藝管道等電位連接。
e. 定期檢查流量計(jì)的運(yùn)行情況和接地電阻。
5 結(jié)束語(yǔ)
電磁流量計(jì)相對(duì)于其他類型的流量計(jì)有著穩(wěn)定、**等諸多優(yōu)點(diǎn), 但是其缺點(diǎn)也是比較明顯。在電解槽裝置電解液的流量測(cè)量中, 恰恰存在著較大的電磁干擾。但在使用電磁流量計(jì)時(shí), 只要按照規(guī)范去做好電磁流量計(jì)的安裝調(diào)試, 在選型和維護(hù)上多下功夫, 就能做到揚(yáng)長(zhǎng)避短, 保障流量計(jì)和離子膜電解裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
