HLDE型智能电磁流量计在纯碱装置中的应用

HLDE型智能电磁流量计在纯碱装置中的应用

作  者：白德俊，李成萍

摘  要：主要介绍HLDE型智能电磁流量计的工作原理、结构构成及在大型纯碱装置中应用时出现的常见故障。且在青海碱业一期120万t/年纯碱工程项目上应用成功，运行稳定、测量精度高、稳定性强，为公司能源检测和消耗核算提供了准确的数据，达到了正常生产的目的，起到了节能降耗的作用。

关键字：HLDE型智能电磁流量计；工作原理；结构构成；应用；常见故障

1　智能电磁流量计概述

    HLDE型智能电磁流量计是采用国内外最先进的技术研制，开发的全智能型电磁流量计，还特别设计了带背光宽温的中文液晶显示器，功能齐全、显示直观、操作使用方便，可以减少安装使用维护的麻烦。在满足现场显示的同时，还可以输出4～20mA电流信号供记录、调节和控制用。

    流量的测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失，测量管道内无可动部件，传感器部分有内衬和电极与被测液体接触，只要合理选择电极和内衬材料，既可耐腐蚀和耐磨损，因此传感器寿命极长。双向测量系统，可测量正向流量、反向流量，使HLDE型智能电磁流量计可以用于测量酸、碱、盐溶液、水煤浆、矿浆、砂浆灰泥、纸浆、树脂、橡胶乳、合成纤维浆和感光乳胶等各种悬浮物、气化汽和粘性物质的流量。现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等行业。

  2　智能电磁流量计原理与机构

 

图1 测量原理

    HLDE型智能电磁流量计的测量原理（图1所示）是基于法拉第电磁感应定律，导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，导体产生感应电动势，其感应电动势E为：

    E=KBVD （1）

    式中：

    E——感应电动势；

    k——仪表常数；

    B——磁感应强度，T；

    D——测量管内径，m；

    V——测量管道截面内的平均流速，ms。

    设液体的体积流量为：

 

                (2)

    式中：

    K为仪表常数，K=4KB/πD

    HLDE型智能电磁流量计由流量传感器和转换器两大部分组成。传感器结构（图2所示），测量管上下装有激磁线圈，通激磁电流后产生磁场穿过测量管，一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势，送到转换器。激磁电流则由转换器提供。

 

图2 传感器结构

   3　智能电磁流量计应用实例

    HLDE型智能电磁流量计在青海碱业120万t/年纯碱生产装置中起到了至关重要的作用。青海碱业有限公司依托柴达木盆地得天独厚的石灰石、原盐、煤炭等优势资源，大力发展盐化工业，制定了年产270万t纯碱、60万t烧碱和60万tPVC项目的总体规划。目前是采用索尔维制碱法（氨碱法）国内纯碱行业单套规模最大的生产装置。在重碱车间碳化取出液流量测量中安装使用了HLDE型智能电磁流量计，（碳化取出液呈碱性溶液、腐蚀性强）建厂选型时选择了测量管口径为：DN150（DN为公称通径）、测量管材质：不锈钢、电极材料为：钛合金、内衬材料为：聚四氟乙烯、流体工作温度：<120℃。安装时选择垂直安装，保证了直管段前5D（D为管道内径）后3D，使用时测量精度高、稳定性强、运行可靠，为企业保证了生产的连续性和稳定性，既减轻了仪表维护人员在安装维护方面的麻烦，同时为成本核算提供了准确数据。现场安装图如下：

 

  4　HLDE型智能电磁流量计主要优点    

    ①HLDE型智能流量计的传感器结构简单，测量管内没有可动部件，也没有任何阻碍流体流动的节流元件。所以当流体通流量计时不会引起任何附加的压力损失。②可测量脏污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流体接触的只是测量管内衬和电极，其材料可根据被测流体的性质来选择。③HLDE型智能电磁流量计是一种体积流量测量仪表。在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘度、密度及电导率的影响。因此，电磁流量计只需经水标定后，就可放心用来测量其它导电性液体的流量。④HLDE型智能电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，双向测量系统可测量正向、反向流量。

    5　HLDE型智能电磁流量计的不足

    ①电磁流量计不能用来测量气体、蒸汽和石油制品等非导电流体的流量。②当流速过低时，要把与干扰信号相同数量级的感应电势进行放大和测量时比较困难的，而且仪表也容易产生零点漂移，因此，电磁流量计的满量程流速的下限一般不得低于0.3m/s。③电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。

    6　常见的故障

    6.1　调试期故障

    6.1.1　管道系统和安装方面

 

图3　正确安装图

    通常是HLDE型智能电磁流量计传感器安装位置不正确引起的故障。常见的例如将传感器安装在易聚余留气体的官网高点形成其测量管道非满管；装在自上向下流的垂直管道上，可能出现排空等现象。

    6.1.2　环境方面

    主要是管道杂散电流干扰，空间电磁波干扰，大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护可获得满意的测量，但如遇管道有强杂散电流不一定能克服，必须采取流量传感器与管道绝缘的措施。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入，采用单层或多层屏蔽予以保护。

    6.1.3　流体方面

    液体含有均匀分布细小气泡通常不影响正常测量，所测得体积流量是液体和气体两者之和；气泡增大会使输出信号波动，若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面，使电极信号回路瞬时断开，输出信号将产生更大波动。两种或两种以上液体作管道混合工艺时，若两种液体电导率（或各自与电极间电位）有差异，在混合未均匀前即进入流量传感器进行流量测量，输出信号亦会产生波动。电极材质与被测介质选配不善，产生钝化或氧化等化学作用，电极表面形成绝缘膜，无法正常测量。

    6.2　运行期常见故障

    6.2.1　内壁附着层

    由于HLDE型智能电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近，仪表还能正常输出信号，只是改变流通面积，形成测量误差的隐形故障；若是高电导率附着层，电极间电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电极表面被绝缘而断开测量电路。使流量计无法正常工作。

 6.2.2　环境条件变化

主要原因只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计，调试期因无干扰源，仪表运行正常，然而在运行期出现新干扰源（例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊）干扰仪表正常运行，出现输出信号大幅度波动。

7　结语

    本文叙述了HLDE型智能电磁流量计的结构原理，在纯碱行业中的成功应用及常见故障。HLDE型智能电磁流量计在青海碱业一期120万t/年纯碱工程项目10：2013/1/29的实际使用，对我公司在成本核算和流量监测中提供了准确的数据，使资源能充分利用，能耗大大下降，生产效率大大提高，从而促使本企业在市场的竞争力大大提升。