抗干擾電解液流量計 電解槽進槽物料流量計 電解液流量計 抗干擾機械式流量計
金屬管浮子流量計是工業(yè)自動化過程控制中常用的一種變面積流量儀表，它具有體積小，檢測范圍大，使用方便等特點，金屬管浮子流量計可用來測量液體、氣體以及蒸汽的流量，特別適合用于低流速小流量介質(zhì)的流量測量，金屬管浮子流量計分就地指示型和智能遠傳型，具有指針顯示瞬時流量，液晶顯示瞬時、累計流量，標準4～20mA電流輸出，上、下限報警，HART協(xié)議輸出等多種功能。
工作原理：
金屬管浮子流量計由測量管、浮子和指示器組成，浮子在測量管中自由的上下移動，改變管道中的流通面積，隨著流量大小的變化，浮子在測量管中的垂直位置也發(fā)生相應(yīng)的變化，通過磁性的傳遞系統(tǒng)將浮子位置準確傳遞到指示器的刻度盤上，指示流量值的變化。
主要特點：
·工作可靠，維護量少，使用壽命長
·1：10的較寬的量程比
·全金屬結(jié)構(gòu)，堅固穩(wěn)定，適合高溫、高壓、強腐蝕性介質(zhì)
·防爆設(shè)計結(jié)構(gòu)適合易燃、易爆危險場合
·新型磁耦合傳感器保證信號傳輸穩(wěn)定可靠
·適合低流速小流量的介質(zhì)流量的測量
·可加裝磁過濾器
·智能型可選現(xiàn)場瞬時和累積流量顯示
·可選二線制、電池供電方式
·可帶保溫、夾套設(shè)計
技術(shù)參數(shù)：
測量范圍 | 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 | 標準型1.5級，特殊訂貨可達1.0級 |
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） |
防護等級 | IP65 |
防爆等級 | 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)場顯示型（指針指示） | 遠傳顯示型（液晶數(shù)顯） |
信號輸出 | 無 | 4～20mA |
供電電源 | 無 | +24VDC |
精度等級 | 1.5級 | |
顯示 | 指針或液晶 | |
通訊接口 | 可選配HART通訊 | |
測量管材質(zhì) | 不銹鋼，可選內(nèi)襯PTFE（防腐蝕） | |
防爆等級 | 可選本安：ExibIICT4； 隔爆：ExdIIBT4 | |
防護等級 | 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 | 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 | ||||
電解槽進槽物料流量計的應(yīng)用，闡述了電磁流量計的原理和特點, 結(jié)合電磁流量計在某公司電解槽流量測量中的應(yīng)用, 對出現(xiàn)的問題進行了介紹與分析, 并給出電解槽流量計選型和維護的幾點建議。
電解槽進槽物料流量是離子膜電解裝置重要的聯(lián)鎖監(jiān)控點, 對電解槽的安全穩(wěn)定運行有著重要的意義, 而電解液流量的測量一般情況下都采用電磁流量計。筆者通過分析電磁流量計會出現(xiàn)的典型故障, 對電解槽進槽物料流量計的選型和維護提出一些建議。
1 電磁流量計的原理和特點
電磁流量計的測量原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律:導(dǎo)電液體在磁場中切割磁力線運動時, 導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢, 其感應(yīng)電勢E=KBVD, 其中K為儀表系數(shù), B為磁感應(yīng)強度, V為介質(zhì)流速, D為管道內(nèi)徑。測量流量時, 導(dǎo)電性液體以速度V流過垂直于流動方向的磁場, 導(dǎo)電性液體的流動感應(yīng)出一個與平均流速成正比的感應(yīng)電壓, 電壓信號通過兩個或兩個以上與介質(zhì)接觸的電極檢測, 并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器進行處理, 實現(xiàn)流體的瞬時流量測量。
電磁流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器主要由測量管組件、勵磁系統(tǒng)、電極及抗干擾調(diào)整系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)換器將測量到的電動勢經(jīng)過信號處理單元放大、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, 電磁流量計可以分為一體式和分體式。
電磁流量計適用于測量導(dǎo)電性介質(zhì)的體積流量, 要求介質(zhì)滿管無氣泡, 并帶有一定距離的直管段。電磁流量計的測量原理決定了介質(zhì)必須具有導(dǎo)電性, 這樣流通的介質(zhì)才能切割勵磁電極產(chǎn)生的磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。如果介質(zhì)不滿管或者有氣泡, 會導(dǎo)致勵磁磁場的偏差和波動, 測量數(shù)據(jù)不準確。而直管段則是為了進一步消除氣泡。
電極是勵磁磁場的發(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。例如測量堿液可以采用316L或NI電極, 測量鹽酸可以采用鉭材, 而電解槽陽極液含有游離氯, 一般采用鈦材電極。接地環(huán)是通過接地電極直接與介質(zhì)接觸, 再通過接地環(huán)與儀表法蘭接地, 以達到與地等電位, 消除干擾的目的。一般金屬管道可以不配接地環(huán), 將流量計的法蘭和管道連接起來然后再接地。
2 影響電磁流量計測量的因素
周邊的磁場影響。通過16kA以上的強直流電流的電解槽會產(chǎn)生一個強磁場, 磁場會使電磁流量計的電磁線路受到表不能正常工作, 輸出信號波動。
漏電流 (也叫雜散電流) 的影響。電磁流量計的檢測電壓在幾毫伏, 這個電壓是由流體的流動感應(yīng)產(chǎn)生的, 電解槽陰極陽極液本身就是導(dǎo)電液體, 通過電解槽后會帶有電流影響到電磁流量計, 當(dāng)漏電流通過電磁流量計的電極和接地環(huán)時, 就會產(chǎn)生一個大電流, 一旦漏電流值超過電磁流量計所允許的噪聲電平, 就會造成放大器過載, 引起測量誤差, 因此要在工藝管道上加裝接地線進行接地處理。
接地電動勢的影響。電解槽的漏電流對地會產(chǎn)生一個電動勢, 會影響電磁流量計的計量, 由于電解裝置的電動勢不穩(wěn)定, 因此要求電磁流量計的接地良好, 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, 影響電磁流量計測量準確度還有一個條件就是要有足夠長的直管段, 確保流體在經(jīng)過流量計時流速穩(wěn)定, 泵運行狀況良好, 不得有氣蝕情況, 不能在管路內(nèi)存在大量的氣泡, 小氣泡不影響測量, 但氣泡增大會造成儀表信號的波動, 測量信號失真。
3 故障分析實例
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)20萬噸, 流量計電磁流量計。2009年5月投產(chǎn)至今, 一直運行穩(wěn)定, 偶爾出現(xiàn)進槽物料流量計波動的情況。2017年8月新增11#、12#兩臺電解槽。
新增的年產(chǎn)5萬噸電解裝置在開車調(diào)試過程中, 氣動調(diào)節(jié)閥手動控制, 但陰極液流量計FI232一直存在較大的測量數(shù)據(jù)波動, 根本無法判斷當(dāng)前進料流量?，F(xiàn)場調(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)過處理后, 流量測量才恢復(fù)穩(wěn)定。結(jié)合使用了近十年的年產(chǎn)20萬噸裝置陰極液流量計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電流磁場和管道內(nèi)部介質(zhì)漏電流影響, 電磁流量計無法正常測量, 在增加了抗電磁干擾模塊后, 對干擾進行屏蔽處理, 測量恢復(fù)正常。
原裝置中有幾臺電槽陽極液流量計FI231也出現(xiàn)過流量波動, 測量流量超低限導(dǎo)致電槽聯(lián)鎖停車的情況, 這些情況在裝置投運以來陸續(xù)出現(xiàn)過幾次, 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儀表接線和儀表參數(shù), 也對儀表外部進行了接地處理。針對頻繁出現(xiàn)的問題, 分析原因有兩個, 一是電磁流量計處于強磁場和高溫場所工作了近十年, 電子元器件出現(xiàn)老化造成信號處理能力上的削弱, 無法較好地抵抗磁場干擾從而引起了信號波動;二是儀表接地處理不到位, 接地電阻不合格, 從電槽實際考慮, 不僅要對儀表傳感器和轉(zhuǎn)換器都進行接地, 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。另外還要嚴格控制接地電阻。
新增年產(chǎn)5萬噸裝置中的L槽在投運后幾個月內(nèi)陽極液電磁流量計FI231頻繁出現(xiàn)流量突變?yōu)榱愕那闆r, 持續(xù)時間從幾秒到幾分鐘不等, 對電解槽安全穩(wěn)定運行造成很大影響。結(jié)合以往經(jīng)驗, 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, 但是故障還是時有發(fā)生。考慮到電解槽下部安裝空間不多, 流量計前后閥門都縮徑處理, 前后直管段不符合電磁流量計安裝規(guī)范要求, 這樣可能會導(dǎo)致管道內(nèi)部存在旋渦或者氣泡, 但是電解槽裝置進槽物料采用的是高處自流的方式, 加上同為年產(chǎn)5萬噸裝置的另外一臺電槽沒有發(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)過不斷調(diào)試后, 聽取了同行意見, *終更換了其他品牌雙頻勵磁分體式電磁流量計, 并加裝了抗電磁干擾裝置, 再沒有出現(xiàn)流量突變的情況。
4 選型與維護
根據(jù)上文的故障分析, 筆者給出以下建議:
a. 流量計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. 流量計應(yīng)選用雙頻勵磁分體式電磁流量計, 并加裝抗電磁干擾裝置。
c. 流量計的安裝應(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. 定期檢查流量計的運行情況和接地電阻。
5 結(jié)束語
電磁流量計相對于其他類型的流量計有著穩(wěn)定、**等諸多優(yōu)點, 但是其缺點也是比較明顯。在電解槽裝置電解液的流量測量中, 恰恰存在著較大的電磁干擾。但在使用電磁流量計時, 只要按照規(guī)范去做好電磁流量計的安裝調(diào)試, 在選型和維護上多下功夫, 就能做到揚長避短, 保障流量計和離子膜電解裝置的安全、穩(wěn)定運行。
