明礬流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。它是基于法拉*電磁感應定律工作的，用來測量電導率大于5μS/cm導電液體的體積流量，是一種測量導電介質(zhì)體積流量的感應式儀表。除可測量一般導電液體的體積流量外，還可用于測量強酸強堿等強腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。
一、前言
在大型現(xiàn)代化工企業(yè)生產(chǎn)中, 由于每天工業(yè)水用量都以數(shù)十萬噸計, 微小的計量誤差就能給企業(yè)帶來重大的損失, 因此, 如何準確計量問題就顯得非常重要, 例如: 一家日工業(yè)水用量為30萬噸的企業(yè), 計量誤差如果為5%, 一年的工業(yè)水計量誤差將達到近550噸, 折合人民幣數(shù)百萬元! 因此, 如何提高大型化工企業(yè)工業(yè)水計量精度, 減少因計量誤差給企業(yè)帶來的不必要損失, 成為現(xiàn)代大型化工企業(yè)管理的一個重要課題。本文就明礬流量計在化工廠計量中的應用進行探討。
二、常用的工業(yè)水計量儀表及其特點
在大型化工企業(yè)中, *常用的工業(yè)水計量儀表是孔板流量計。其特點是: 結(jié)構(gòu)簡單, 制造、安裝、維護方便, 省料, 造價低。缺點是: 壓力損失大, 測量大管徑、高溫、高壓介質(zhì)時孔板易變形, 測量精度與孔板的使用條件和制作、安裝精度有關(guān), 誤差一般為5%以內(nèi)。
三、明礬流量計的工作原理和結(jié)構(gòu)及特點
明礬流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應定律研制出的一種無壓損、節(jié)能型流量測量儀表。根據(jù)法拉弟電磁感應定律, 當導體在磁場中切割磁力線時, 將產(chǎn)生感應電動勢。該電動勢的大小與導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。則管線內(nèi)流體的感應電動勢e為:
e= BD ( 1 )
為流體的平均流速, D為測量管的內(nèi)徑
q= 0. 785D2 ( 2 )
q為管道的瞬時流量
把( 1 )代入( 2)得: q= 0. 785D e/B ( 3 )
從( 3 )式可知, 當管道內(nèi)徑一定時, 若有恒定的磁感應強度, 則只要測得感應電動勢e, 便可知道管中的流量q。
明礬流量計主要由變送器和轉(zhuǎn)換器及流量顯示儀表三部分組成。變送器把流過的被測流體的流量轉(zhuǎn)換為相應的感應電動勢。轉(zhuǎn)換器則將變送器輸出的感應電勢放大并轉(zhuǎn)換為可被工業(yè)儀表接受的標準電信號。電信號可以是模擬電流、模擬電壓。輸給顯示儀表、記錄儀表及電動單元組合儀表進行流量顯示、記錄和積算, 可進行正逆方向顯示、報警; 電信號可以是脈沖信號, 作為計算機輸入信號使用, 進行流量運算和調(diào)節(jié)等。
明礬流量計主要的特點:
( 1) 變送器內(nèi)徑與被測管道內(nèi)徑完全相同, 無阻力元件, 避免了由于壓力損失而造成能量損失過大的問題;
( 2 )變送器輸出的是與被測流體流速成比例的電信號, 這不僅便于測量, 而且能保證系統(tǒng)輸出信號與容積流量呈線性關(guān)系, 因此顯示儀表不需要采取刻度線性化措施, 這不但易于與計算機配合使用, 而且便于提高流量積算值的精確度;
( 3)量程變化范圍大;
( 4 )測量精度達到0. 5% 以上, 反應靈敏, 能測定正、反方向的流量, 可以測脈動流量, 其輸出信號適于作為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量信號;
( 5 )可測管道口徑范圍大, 測量流體的容積流量, 不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響。
四、明礬流量計在化工企業(yè)中的應用使用
明礬流量計的前提是被測液體必須是導電的, 不能低于閾值(即下限值)。電導率低于閾值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用, 超過閾值即使變化也可以測量, 示值誤差變化不大, 通用型明礬流量計的閾值在10- 4 ~ ( 5 ∀ 10- 6) S / cm 之間, 視型號而異。工業(yè)用水及其水溶液的電導率大于10 - 4S / cm, 酸、堿、鹽液的電導率在10 - 4 ~ 10- 1S / cm之間, 使用不存在問題, 低度蒸餾水為10- 5S / cm 也不存在問題。明礬流量計不能測量電導率很低的液體。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。從資料上查到有些純液或水溶液電導率較低, 認為不能使用, 然而實際工作中會遇到因含有雜質(zhì)而能使用的實例, 這類雜質(zhì)對增加電導率有利。對于水溶液, 資料中的電導率是用純水配比在得的要高, 也有利于流量測量。
五、安裝時注意事項及技巧
1. 明礬流量計安裝前, 必須核實明礬流量計測量范圍、口徑、耐溫、耐壓等數(shù)值是否與所安裝的管道及流體情況相符, 特別注意變送器的耐壓密封性, 當不能確認變送器是否進行過耐壓密封試驗時, 應對變送器進行該項試驗。對變送器進行鉻*壓力的1. 25 ~ 1. 5 倍的壓力5分鐘, 若無泄漏則認為合格。
2. 變送器可裝在垂直或水平管道上, 但應避免安裝在管道內(nèi)呈負壓或可能有相分離的地方。當工藝管道內(nèi)徑與變送器管道內(nèi)徑不完全相同時, 允許在變送器的兩端安裝圓錐角不大于15 的漸擴或漸縮管。為了變送器的安全, 可在緊靠變送器的管道上增加支撐。
3. 安裝時應根據(jù)變送器的口徑、重量和尺寸選擇合適的吊裝調(diào)設備。吊裝變送器的繩鏈應連接合理, 注意吊裝用具不要磨、碰變送器襯里, 不可任意選擇承吊點。禁止用手直接抓住表頭搬運。
4. 為便于在現(xiàn)場校正儀表零點和檢查變送器的干擾大小, 并便于檢修, 變送器兩端應裝閥門并有旁路。
5. 變送器和轉(zhuǎn)換器安裝地點應避免有較強的交、直流磁場; 或有劇烈的振動。
6. 變送器外殼與金屬管道兩端應有良好的接觸并接地; 不能用法蘭代替連線, 必須使用專用金屬導線連接, 以保證穩(wěn)定測量。
7. 轉(zhuǎn)換器應盡可能靠近變送器安裝, 為避免信號干擾, 變送器與轉(zhuǎn)換器之間的信號必須用屏蔽導線傳輸。
8. 當流量計為傾斜或垂直安裝, 流向應自下而上。流體流動方向應與流量計標志的方向一致。
9. 安裝的管道, 要保證測量管道內(nèi)始終充滿被測介質(zhì), 防止空管。流量計不要安裝在有負壓的管道段, 以防止襯里材料脫落。
六、注意信號傳輸電纜長度變送哭與轉(zhuǎn)換器之間的連接
電纜愈短愈好。但有些現(xiàn)場受安裝環(huán)境位置的限制, 轉(zhuǎn)換器與變送器的距離較遠, 這時要考慮連接電纜的*大長度問題。實際使用中, 當被測流體的電導率是在一定的范圍之間,因此就決定了電極與轉(zhuǎn)換器之間電纜的*大長度。當電纜長度超過*大長度時, 由電纜分布電容引起的負載效應就成了問題。為防止這種情況發(fā)生, 使用雙芯兩層屏蔽電纜, 由轉(zhuǎn)換器提供低阻抗電壓源使內(nèi)側(cè)屏蔽與芯線得到相同的電壓, 以形成屏蔽, 即使芯線與屏蔽之間有分布電容存在, 但芯線與屏蔽是同電位, 則兩者之間就無電流通過, 也無電纜的負載效應存在, 因此可延長信號電纜*大長度。另外, 還可用特殊信號傳輸電纜延長轉(zhuǎn)換器與變送器之間的*大長度。
七、故障診斷及排除方法
在正常工作條件下, 明礬流量計很少發(fā)生故障。但儀表或管道安裝不當會引起流量計故障, 此時應*先檢查流量計外部情況有否損傷,電纜連接是否完好, 電網(wǎng)電壓是否正常, 管道是否泄漏或處于非滿管狀態(tài), 傳感器勵磁線圈與外殼之間的絕緣是否良好等等, 切勿盲目拆修流量計。明礬流量計的*常見故障是變送器導管連接部分泄漏。如發(fā)現(xiàn)法蘭一側(cè)有泄漏, 則可將對應的另一側(cè)法蘭螺栓每次松半扣, 同時相應地上緊泄漏側(cè)法蘭螺栓。直至不漏為止。如襯里損壞, 則應拆下進行相應修理。
明礬流量計不受溫度、壓力、粘度等外界因素的影響, 污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導電能力等特性, 測量污水的流量, 明礬流量計是一個很好的選擇。它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。安裝、操作、維護方便, 測量系統(tǒng)采用智能化設計, 整體密封加強, 能在較惡劣的環(huán)境下正常工作。水和污水行業(yè), 明礬流量計尤其是大口徑明礬流量計具有很大優(yōu)勢, 得到了非常普遍的應用。

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