1　前　言
　　某(mǒu)造紙廠(chǎng)年産1.5×105t本(ben)色商品(pǐn)木漿工(gong)程,其制(zhì)漿生産(chan)線👣現場(chang)流量測(ce)量儀表(biǎo)多數采(cai)用電磁(ci)流量計(ji)。
　　經過四(sì)年的運(yun)行,在連(lian)蒸系統(tong)中,監測(ce)連續蒸(zhēng)煮轉送(song)循環流(liu)量的電(diàn)磁流量(liang)計,因工(gōng)作環境(jìng)條件惡(è)劣(壓力(lì)1200kPa、溫度160℃、介(jie)質腐蝕(shí)等),引起(qi)電磁流(liú)量傳感(gǎn)器襯裏(li)聚四氟(fu)乙烯的(de)損壞,緻(zhì)使轉送(song)循環儀(yi)表無🥵法(fǎ)運行,工(gōng)藝人員(yuan)隻能憑(píng)經驗操(cao)作。當流(liú)量低于(yú)一定值(zhí)時,容易(yi)引起轉(zhuǎn)送管道(dào)的堵塞(sai),導緻整(zheng)條設備(bèi)線停機(ji)。
2　解決思(si)路
　　由于(yú)進口電(diàn)磁流量(liàng)計價格(gé)昂貴,到(dào)貨周期(qī)長,而國(guo)㊙️内✔️同口(kou)徑的♈電(dian)磁流量(liàng)計的技(ji)術指标(biao)達不到(dào)特定工(gong)作環境(jing)❤️的要求(qiu);據故障(zhang)技術分(fen)析,原先(xian)的進口(kou)電磁流(liu)量計(正(zheng)常運行(háng)時間累(lei)計不滿(man)兩🏃🏻‍♂️年)也(ye)是因無(wú)法适應(yīng)特👈定環(huán)境的檢(jian)測工作(zuò)而損壞(huài)的👨‍❤️‍👨。爲了(le)盡快🛀解(jie)決生産(chan)上的難(nan)題,采用(yong)了小口(kǒu)徑電磁(cí)流量計(ji)測量分(fèn)流支管(guǎn)⛱️流♈量的(de)辦法,目(mù)前國内(nèi)電磁流(liú)量計無(wu)法同時(shi)滿足高(gao)溫、高壓(ya)、耐腐蝕(shí)、大通🈲徑(jing)的技術(shu)要求。
　　電(dian)磁流量(liang)計的測(cè)量原理(lǐ)是基于(yú)法拉第(di)電磁感(gan)應定律(lǜ)。即:導電(diàn)液體在(zai)磁場中(zhong)作切割(ge)磁力線(xiàn)運動時(shi),導體中(zhong)産生感(gan)☁️應電壓(yā),其🐕感應(yīng)電壓爲(wèi):
U=kB`nD
式中:
k———儀(yi)表常數(shu);
B———磁感應(ying)強度;
`n———測(ce)量管截(jié)面内的(de)平均流(liú)速;
D———測量(liàng)管的内(nèi)直徑。
　　測(ce)量流量(liang)時(圖1),流(liú)體流過(guo)垂直于(yú)流動方(fāng)向的磁(cí)場,導電(dian)性流🏃‍♀️體(tǐ)的流動(dong)感應出(chu)一個與(yǔ)平均流(liu)速(亦即(ji)體積流(liú)量)成正(zhèng)比的電(diàn)壓(因此(ci)要求被(bèi)測的流(liu)動液🐉體(ti)具有最(zuì)低限度(dù)的電導(dǎo)率),其感(gan)應電壓(yā)信号通(tong)過二個(ge)與液體(ti)直接接(jiē)觸的電(diàn)極檢出(chū),并通過(guo)電纜傳(chuan)送至放(fang)大器,然(ran)後轉換(huàn)成統一(yi)輸出信(xin)号。

　　已(yǐ)知正常(cháng)運行時(shí),原轉送(sòng)循環的(de)設定流(liu)量範圍(wéi)爲0～QTL/s(下标(biao)1表示主(zhǔ)管,下标(biāo)2表示支(zhi)管,下标(biāo)T表示總(zong)管),這時(shi)對應輸(shū)出的标(biāo)準信✊号(hao)爲4～20mADC,該信(xìn)号經送(song)往DCS(集散(sàn)控制系(xì)統)運算(suan)後,顯示(shi)在操作(zuo)監視器(qì)上爲0～QTL/s的(de)流量。若(ruo)設計的(de)分流支(zhī)管中的(de)‼️最大流(liú)量Q2和主(zhu)管的🔱流(liú)量Q1之和(he)爲轉送(sòng)循環總(zǒng)管最大(da)流量QTL/s,那(nà)麽可以(yi)通過設(she)定支管(guǎn)電磁流(liú)量⭐計的(de)量程爲(wèi)0～QTL/s,則其對(duì)應的輸(shū)出标準(zhun)信号也(yě)爲4～20mADC,經DCS運(yùn)算後,顯(xian)示在操(cāo)作監視(shi)器上的(de)流量範(fàn)圍還是(shi)0～QTL/s,不影響(xiǎng)工藝💃🏻人(rén)員的正(zheng)常操作(zuo)♌(圖2)。
3　管路(lù)設計及(jí)儀表選(xuan)型

　　雖然(rán)流量控(kong)制閥不(bú)是安裝(zhuāng)在并聯(lian)管路的(de)主管上(shàng),但可🔅參(can)考并聯(lián)管路中(zhōng)的工作(zuo)流量特(te)性:
X=Q全開(kai)/Qmax
式中:
Q全(quán)開———主管(guǎn)控制閥(fa)全開時(shi)通過的(de)流量;
Qmax———工(gōng)藝總管(guǎn)流體通(tōng)過的最(zui)大流量(liàng)。
　　假設主(zhǔ)管上裝(zhuang)有一個(ge)常全開(kai)的流量(liang)控制閥(fá)。系數X值(zhi)主要🔴反(fan)映🤩理想(xiang)流量特(tè)性畸變(biàn)的嚴重(zhong)程度。理(lǐ)想流量(liang)👉特性🧡主(zhǔ)要是指(zhi)💛閥的前(qian)、後壓差(cha)恒定時(shí),流體通(tong)過閥門(mén)的流量(liang)與開度(du)之間的(de)關系,理(lǐ)🌏想流量(liang)特性主(zhu)要取決(jue)于閥芯(xin)的🤟形狀(zhuang),分爲線(xiàn)性、對數(shu)、快開、抛(pāo)物🚩線四(si)種。目前(qian),該工藝(yi)總管所(suǒ)用流量(liang)控制閥(fa)的理想(xiang)🛀🏻流量特(te)性是對(duì)♻️數型,因(yīn)爲這與(yǔ)轉換器(qì)輸出信(xin)🏃‍♂️号欲與(yu)被控變(bian)量(流量(liang))Q成正比(bi)及負荷(he)(産量)變(bian)化有關(guan)。當X=1時,即(jí)旁路閥(fa)全關,控(kong)制閥的(de)工作流(liu)量特性(xìng)與理想(xiǎng)流量特(te)性相同(tong)。随X值的(de)☂️減小,雖(sui)然控制(zhi)閥本身(shēn)的流量(liang)特性曲(qǔ)線沒有(you)變化,但(dan)管路系(xi)統的可(ke)🥵控比将(jiāng)大大降(jiang)低,洩漏(lòu)量增大(da);另外♉,實(shí)際系統(tong)總是同(tóng)時存在(zài)🌏串聯管(guan)路阻力(li)的影響(xiang),其閥上(shàng)壓差随(sui)流量的(de)增加而(ér)降低,使(shǐ)得系統(tǒng)的可控(kong)比進一(yī)步下降(jiàng)⭕。導緻控(kòng)制閥實(shí)際可調(diào)的變化(hua)流量範(fàn)圍更小(xiao),甚至不(bú)起控制(zhì)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼作用。所(suo)以,控制(zhì)閥并🌏聯(lián)于管路(lù)這種工(gong)作方式(shì)不好(注(zhu)意:我這(zhè)裏僅是(shi)假設,實(shi)際的流(liú)量控制(zhi)閥安裝(zhuāng)在✉️工藝(yi)總管上(shàng))。設計中(zhong),一般🐇要(yao)求X值不(bu)應低于(yú)✉️0.8,即旁路(lu)👉流量最(zui)多隻能(neng)占總流(liu)量的百(bǎi)分之十(shi)幾。
　　已知(zhī)工藝總(zǒng)管内徑(jìng)dT爲300mm,正常(cháng)運行時(shí),轉送循(xún)環設定(ding)的最👅大(dà)流量QT爲(wèi)260L/s,可求得(dé)正常流(liú)速VT。
總管(guǎn)流速:

  考(kǎo)慮到目(mù)前工藝(yì)生産能(neng)力才達(dá)到80%左右(you),還有預(yù)期擴大(dà)生産等(děng)因素,故(gù)假設今(jin)後正常(cháng)運行時(shi),分流支(zhī)管最大(da)流👅量Q2爲(wèi)5L/s,流速V2爲(wei)3m/s,那麽支(zhi)管管路(lu)設計尺(chǐ)寸爲:

　　選(xuan)用直徑(jing)爲58×4.0mm的無(wu)縫鋼管(guan)作爲支(zhi)管管路(lu)。參考有(you)關電磁(cí)流量⁉️計(jì)選型設(she)計資料(liao),最後選(xuǎn)用分體(tǐ)式電磁(ci)流量計(ji),傳感器(qi)型号爲(wei)AE205G-CS2-ESJ/ECG(DN50PN25Tmax=180℃陶瓷襯(chen)裏),采用(yong)如圖3的(de)分流支(zhī)管測量(liang)流量。
4　核(he)定量程(cheng)
　　由于電(dian)磁流量(liang)轉換器(qì)的量程(cheng)适應範(fan)圍廣,新(xin)工程剛(gāng)🔱上馬,流(liú)速處于(yú)較低的(de)狀态,當(dāng)後期工(gōng)程上去(qu)後,管内(nèi)流速就(jiù)處于較(jiao)高狀态(tai),隻要在(zài)現場更(gèng)改儀表(biao)的滿量(liàng)程就能(neng)适應,不(bú)需要更(geng)換儀表(biao)☀️。因此,要(yào)設定支(zhi)管電磁(ci)⭐流量計(ji)的量程(cheng),必須知(zhi)道經過(guo)支管的(de)流速V2,而(er)V2爲未知(zhi),但我們(men)知道,并(bìng)聯管路(lu)除遵循(xun)質量守(shou)衡、能量(liang)守衡的(de)原則外(wài),還受各(gè)支管的(de)流動阻(zu)力(内㊙️摩(mó)擦力)必(bì)相等這(zhe)一條件(jiàn)的約束(shu),即:
∑hf1=∑hf2=…=∑hfn=∑hf (1)
　　因此(ci),主管及(jí)支管中(zhong)的摩擦(cā)阻力必(bì)須服從(cong)式(1)的規(gui)律⚽,即:
∑hf1=∑hf2或(huo)

式中:
hf———1kg流(liu)體流動(dòng)時爲克(ke)服摩擦(cā)阻力而(er)損失的(de)能量,J/kg;
L、Le———直(zhí)管的長(zhǎng)度及管(guan)件的當(dāng)量長度(du),m;
V———速度,m/s;
d———圓(yuan)管内徑(jìng),m;
λ———摩擦系(xi)數,無因(yin)次。
　　已知(zhī)主管内(nei)徑d1爲300mm的(de)鋼管輸(shū)送156℃的蒸(zhēng)煮液,在(zài)3000mm長的一(yī)段主管(guǎn)路上并(bing)聯了一(yi)根内徑(jing)d2爲50mm的鋼(gang)管,其上(shang)裝有電(diàn)磁流量(liang)計,45°彎🚶‍♀️頭(tóu)2個(選用(yòng)45°彎頭的(de)目的是(shì)避免主(zhu)管流速(su)太👈高時(shí),支管産(chǎn)生逆向(xiàng)環⭐流;或(huo)主管流(liu)速太低(di)時,支管(guǎn)可能沒(méi)有流🔴量(liàng)),切斷閥(fa)2個(設置(zhi)手動旁(páng)路切斷(duan)閥的主(zhu)要目的(de)在于當(dāng)電磁流(liu)量計發(fa)生故障(zhàng)時切斷(duan)旁路,便(biàn)于檢修(xiū),保證工(gong)藝過程(chéng)繼續進(jìn)行☀️)。管道(dao)中輸送(song)的蒸煮(zhu)液(大部(bù)分爲循(xún)環利用(yong)的稀黑(hēi)液),經化(huà)驗得知(zhī),其密度(du)ρ爲1088kg/m3,粘度(dù)μ爲0.003Pa·s。
根據(jù)質量守(shǒu)衡定律(lǜ)QT=Q1+Q2,則
總流(liu)量:QT=(π/4)d12v1+(π/4)d22v2
260×10-3=(3.14/4)×0.32v1+(3.14/4)×0.052v
支管(guǎn)内流速(sù):v2=132.48-36v1(3)

　　取管壁(bì)粗糙度(du)ε1=0.3mm(舊管),ε2=0.1mm(新(xin)管),故由(yóu)相對粗(cu)糙度ε/d及(ji)雷諾準(zhun)數Re即可(kě)查出λ,但(dan)查λ時又(yòu)要有v的(de)數值,故(gù)無法查(cha)λ值📧,此時(shi)可以🚶采(cai)用☀️試差(cha)計算☎️法(fa):根據實(shí)踐經驗(yàn),在管道(dao)常用的(de)速度範(fàn)圍,假設(she)一個合(hé)适的流(liu)速,從而(ér)可以算(suan)出Re值,然(ran)後從摩(mó)擦系數(shù)與Re數及(jí)相對粗(cu)糙度間(jian)的關系(xi)圖中查(chá)㊙️出λ,用式(shi)(2)計算∑hf,先(xian)算出∑hf2作(zuo)爲參照(zhao)值,最後(hòu)根據式(shi)(3)及式(2)求(qiú)算∑hf1,若算(suàn)出∑hf1=∑hf2,則說(shuō)明所設(shè)的v值合(hé)适,否🌍則(zé)再另設(she)v值,重複(fu)☀️上述計(ji)算,直至(zhì)算出的(de)∑hf1=∑hf2爲止。
假(jia)設v2=0.32m/s,由式(shi)(3)算出
v1=(132.48-v2)/36=3.67(m/s)
根(gēn)據Re=dvρ/μ,求得(dé):
Re1=(0.3×3.67×1088)÷0.003=399296
Re2=(0.05×0.32×1088)÷0.003=5803
主管、支(zhi)管的相(xiang)對粗糙(cāo)度爲:
ε1/d1=0.3/300=0.001
ε2/d2=0.1/50=0.002
由(you)此,查得(de)λ1=0.0206,λ2=0.0386。
　　下步計(jì)算閥門(mén)、管件的(de)當量長(zhǎng)度。因主(zhu)管、支管(guǎn)的Re值均(jun)大♉于4000,流(liú)型均屬(shu)于湍流(liu),可從管(guan)件與閥(fá)門的阻(zǔ)力系數(shu)與當🛀🏻量(liang)長度數(shu)據表中(zhōng)查得:
45°彎(wan)頭　　0.85m
全開(kāi)截止閥(fá)　15m
總當量(liang)長度　∑Lei=0.85×2+15×2=31.7(m)
直(zhí)管長度(dù)　3m
傳感器(qì)測量管(guǎn)阻力系(xì)數　ξ2=0.02(廠家(jia)提供),因(yīn)此:

=1.39(J/kg)
　　由計(ji)算結果(guǒ)知,∑hf1≈∑hf2,所以(yi)選用支(zhī)管流速(su)v2=0.32m/s是合适(shi)的。
根據(jù)Q=(π÷4)d2v,求得:支(zhi)管流量(liàng):
Q2=(3.14÷4)×0.052×0.32×1000=0.628(L/s)
所以,支(zhi)管流量(liang)的量程(cheng)應設爲(wèi)0～0.628L/s。
　　最後,通(tōng)過對不(bu)同産量(liang)下流量(liang)控制的(de)比對,監(jiān)視器顯(xian)㊙️示的流(liú)🌈量與實(shí)際流量(liang)變化趨(qu)勢一緻(zhì),這說明(míng)了對支(zhī)🌈管流量(liàng)量程的(de)🌈核定是(shi)比較理(li)想的。
5　保(bǎo)護措施(shi)
　　爲了延(yan)長電磁(cí)流量計(ji)的使用(yòng)壽命,把(bǎ)分流支(zhī)管中流(liú)🤩體的溫(wēn)度降低(dī)20～30℃,這雖然(ran)會引起(qi)流體粘(zhan)度和密(mì)度的一(yī)定變🔞化(hua),對♍流速(su)産生影(ying)響,但這(zhe)個影響(xiǎng)很小,在(zai)💜實際流(liú)量測量(liàng)中可以(yi)忽略。降(jiang)溫後的(de)♋流體彙(hui)入總⭐管(guǎn)時,對工(gong)藝參數(shu)的影響(xiǎng)也可以(yǐ)忽略。支(zhi)🥰管中流(liu)體⭐溫度(dù)降低20～30℃,這(zhe)對電磁(cí)流量計(jì)來說,其(qí)工✔️作環(huán)境大大(dà)📞改善。在(zai)安裝電(dian)磁流量(liang)計時,在(zài)前直管(guǎn)段上套(tào)上一根(gēn)直徑100mm的(de)管子,制(zhi)成單程(chéng)套管式(shì)換熱器(qì)(圖3),使電(dian)磁流量(liang)計的使(shǐ)用壽命(mìng)得到延(yán)長。
6　結束(shù)語
　　由于(yú)進口設(she)備、表計(jì)價格昂(áng)貴,到貨(huò)周期長(zhǎng)。從價格(ge)上考慮(lü)對于大(dà)口徑電(dian)磁流量(liàng)計,口徑(jing)越大,價(jià)格越🙇‍♀️高(gāo)。而采用(yòng)小口徑(jing)、陶瓷襯(chen)裏的電(dian)磁流量(liang)計,不僅(jin)可以使(shǐ)儀表運(yùn)行👄在較(jiào)好的工(gōng)作狀态(tai)下🈲,還可(ke)降低儀(yi)表的投(tou)資費用(yòng)。

以上内(nei)容來源(yuan)于網絡(luò)，如有侵(qin)權請聯(lián)系即删(shān)除!