電磁流量計在燒堿中的應(yīng)用

氯堿燒堿生產(chǎn)過程中的液體介質(zhì)多為腐蝕性較強(qiáng)電解質(zhì)，如鹽水、鹽酸、燒堿、次氯酸鈉等；這種強(qiáng)腐蝕性生產(chǎn)工藝環(huán)境及電磁流量計抗腐蝕方面的優(yōu)點(diǎn)，決定了電磁流量計在氯堿燒堿工序中正被廣泛地應(yīng)用。為實現(xiàn)流量的準(zhǔn)確、可靠測量，節(jié)約投資成本，電磁流量計的正確選型顯得尤為重要。下面，作者就氯堿燒堿生產(chǎn)過程中電磁流量計設(shè)計選型及應(yīng)用方面的體會和經(jīng)驗作些總結(jié)。

 

二、電磁流量計的工作原理

電磁流量計的測量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律：即導(dǎo)體介質(zhì)在磁場介質(zhì)中切割磁力線運(yùn)動時在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如圖1所示，導(dǎo)電介質(zhì)在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動，與流動方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢，電動勢的方向按“弗來明右手規(guī)則”，其感應(yīng)電勢E為：E=KBVD式中：E---感應(yīng)電動勢（與流速成正比）；K---比例常數(shù)；B---磁場強(qiáng)度（線圈電感）；V---測量管內(nèi)介質(zhì)的平均流速；D---電極間距（測量管的內(nèi)徑）

測量流量時，其感應(yīng)電勢通過二個與介質(zhì)直接接觸的測量電極檢測出來，并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器進(jìn)行智能化處理，然后在LCD上顯示或轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號4～20mA和0～1kHz輸出。

 

圖一 電磁流量計工作原理圖

 

三、流量計口徑的確定

電磁流量計能夠測量較寬流量(流速)范圍的流體，通常為流速0.3～10.0m/s；流量計的口徑一般等于工藝管道口徑，亦可小于或大于工藝管道口徑。流量計口徑的確定主要是根據(jù)工藝上的體積流量，結(jié)合工藝管道的尺寸，兼顧測量準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性和耐用性方面考慮，選擇合適的流量計口徑，使通過傳感器的流體平均流速在合適的范圍內(nèi)，推薦使用的流速范圍一般為1.0～5.0m/s。在這個范圍內(nèi)，流量計測量精度高、線性好、壓損小，介質(zhì)對流量計襯里和電極的磨損也相對較小些。此外，對于含有固體懸浮顆粒的流體介質(zhì)，推薦使用的流速范圍為1.0～3.0m/s，這樣有助于避免流速過高造成固體懸浮顆粒對流量計襯里和電極的過快磨損，延長使用壽命，如鹽泥流量；而對于易結(jié)晶、黏度稍大或有沉積物的流體介質(zhì)，可適當(dāng)?shù)靥岣吡魉伲扑]使用的流速范圍為3.0～5.0m/s，這樣有助于測量電極的自清潔、防止電極粘附，如50%燒堿流量。

流速、流量與口徑三者關(guān)系如下式：V=354Q/D2

式中：V---流速，m/s；Q---流量，m3/h；D---口徑，mm。

例如，在燒堿電解工序中，進(jìn)電解槽的鹽水流量計量程為0～50m3/h，工藝管道口徑為DN100；當(dāng)電磁流量計的口徑分別選擇DN100和DN80時，根據(jù)上述公式計算，鹽水的流速分別為1.77m/s和2.76m/s；計算結(jié)果均在推薦使用的流速范圍，但從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，選擇DN80口徑的流量計要比選擇DN100口徑的流量計可節(jié)約1/4～1/5的投資成本，此時，應(yīng)該選用DN80口徑的流量計。

 

四、流量計測量電極、襯里材料的選型及應(yīng)用<

1、測量電極材料的選型及應(yīng)用

電磁流量計的測量電極是與工藝介質(zhì)直接接觸的較少金屬材料，其作用是與導(dǎo)線連接將測量管中產(chǎn)生的微弱感應(yīng)電動勢傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器中的檢測單元。由于電磁流量計的電極部分處于工作磁場中，為防止磁力線在電極上集中，電極材料必須使用非導(dǎo)磁的金屬材料；并根據(jù)工況介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率（mm/a，即每年被腐蝕掉的金屬厚度）來確定不同的工況介質(zhì)選擇不同的金屬材料。下面通過圖表一的方式介紹在氯堿燒堿工序中常用的幾種電極材料及其使用范圍。

 

2、測量管襯里材料的選型及應(yīng)用

電磁流量計正常工作的基本條件之一，是測量管內(nèi)壁除電極處外，其它地方的法向電流為零。為滿足這一條件，好簡單的方法是將導(dǎo)電的金屬測量管內(nèi)壁和法蘭端面襯以絕緣襯里。通俗地講，用絕緣襯里的目的是防止感應(yīng)信號電壓被金屬管短路，可見絕緣襯里在電磁流量計應(yīng)用中的作用十分重要。由于被測導(dǎo)電介質(zhì)的流體種類繁多，它們的物理化學(xué)特性也不盡相同，不可能用一種絕緣材料的襯里來滿足所有應(yīng)用電磁流量計的測量流體介質(zhì)的物理化學(xué)特性要求；因此，在襯里材料的選型上，應(yīng)重點(diǎn)考慮測量介質(zhì)對襯里的耐溫度、熱沖擊、高壓、負(fù)壓、磨損、腐蝕、粘結(jié)、附著等方面的要求。下面通過圖表二的方式介紹常見的電磁流量計測量管襯里材料的主要性能特點(diǎn)及適用范圍。