1.概述
在紙漿(jiang)造紙生産過程中(zhong),紙漿流量的測量(liàng)起着重要的作用(yong)。例如,調節進紙機(ji)(或紙闆機)的紙漿(jiang)流量,就保證了紙(zhi)機生産的穩定。
目(mù)前工業中所用的(de)流量儀表大緻可(kě)分爲三大類:速度(du)式流量儀表、容積(ji)式流量儀表、質量(liàng)式流量儀表機械(xie)漿、化學漿或損紙(zhǐ)漿都是水懸浮液(yè),其纖維濃度可在(zai)0.5~12%範圍内波動。然而(er),上述懸浮液的流(liu)量是在纖維濃度(du)不大于5%時來測量(liàng)的。當紙漿流速小(xiǎo)時,纖維發生沉澱(diàn)結塊。這種紙漿特(te)性在選擇流量測(ce)量儀表的結構時(shí)應當考慮。爲了測(ce)量紙漿流量,可采(cǎi)用變壓降式流量(liàng)計、容積式流量計(jì)、
電磁流量計
。
制漿(jiang)造紙生産中所用(yòng)的大量液體,其中(zhong)包括所有的紙漿(jiang)懸浮液都有大于(yu)10微姆/厘米的電導(dao)率。這就可以用電(dian)磁流量計來測量(liang)流量。這種流量計(jì)沒有使管道公稱(chēng)直徑縮小的部件(jiàn)或者可能被纖維(wéi)所堵塞的部件,這(zhe)一點在測量紙漿(jiāng)流量或者污穢液(ye)體時特别重要因(yin)此,近年來測量紙(zhi)漿流量的電磁方(fāng)法得到了廣泛的(de)應用。
2.電磁流量計(jì)的測量原理
由電(diàn)磁感應定律可以(yǐ)知道,導體在磁場(chang)中切割磁力線運(yun)動将産生感應電(diàn)勢,感應電勢的大(da)小與磁場的感應(yīng)強度、導體在磁場(chǎng)中的長度及運動(dòng)速度成比例。其感(gǎn)應電勢大小可按(an)下式計算
UE=BDV·10-8 (1.1)
式中UE——感(gan)應電勢,V;
B——磁感應強(qiang)度,高斯;
D——管道直徑(jing),即導體垂直切割(gē)磁力線的長度,cm;
v——垂(chuí)直于磁力線方向(xiàng)的流體速度.Cm/s。
應強(qiáng)度B不變時,K就是一(yī)個常數。這時感應(ying)電勢則與體積流(liú)量具有線性關系(xi)4得感應電勢,就可(kě)确定流量。
3.電磁流(liu)量計的設計選型(xíng)
電磁流量計由變(bian)送器及轉換器組(zǔ)成。變送器将被測(cè)流體的流量轉換(huan)爲相應的感應電(dian)勢,轉換器将變送(song)器輸出的感應電(diàn)勢信号放大并轉(zhuan)換成标準信号(010mA或(huo)420mA)或标準電壓信号(hào)(0一5V或15V)。
3.1電磁流量計(ji)的結構形式
根據(ju)結構形式,電磁流(liu)量計一般可分爲(wèi)一體式和分體式(shì)。
一體式電磁流量(liàng)計
安裝簡單、方便(biàn),使其适用于高溫(wen)、水浸等惡劣環境(jìng)。
3.2電磁流量計的性(xìng)能價格比
首先應(yīng)對比被測介質的(de)物理特性考察電(diàn)磁流量計的電導(dao)率要求。電磁流量(liang)計要求被測介質(zhì)爲導電性液體,導(dǎo)電率一般應>5S/cm。對于(yu)水,有的要求水的(de)導電率>20S/cm。
其次,電磁(cí)流量計的測量精(jing)度應滿足生産及(jí)控制要求。在制漿(jiāng)造紙生産過程中(zhong),各種漿液測量的(de)電磁流量計的精(jing)度應高于其它介(jie)質的測量精度。
3.3電(diàn)磁流量計口徑的(de)選擇
a.選擇傳感器(qi)的口徑與連接的(de)工藝管道口徑相(xiàng)同。
這種選擇安裝(zhuang)方便,不要異徑管(guan)。但它的前提是管(guǎn)内流體的流速應(ying)在0.3m/s.12m/s範圍。适用于新(xīn)工程剛上馬,流速(sù)處于較低的狀态(tai),當後期工程上去(qù)後,管内流速就處(chù)于較高狀況,隻要(yào)在現場更改儀表(biǎo)的量程,不需要更(geng)換儀表
b.選用傳感(gan)器的口徑與連接(jiē)工藝管道口徑不(bú)相同
這種選擇适(shì)用以下幾種情況(kuang):
(1)管道内的流速偏(piān)低,工藝流量又較(jiào)穩定,爲滿足儀表(biǎo)對流速範圍的要(yào)求,在儀表部分提(ti)高流速,選擇傳感(gǎn)器口徑小于工藝(yi)管道口徑,在傳感(gǎn)器的前後fr加接異(yi)管。
(2)從價格上考慮(lǜ),對于大口徑電磁(cí)流量計,口徑越大(dà),價格越高。對管道(dao)内流速偏低,工藝(yì)參數穩定的情況(kuàng),可選用口徑較小(xiǎo)的傳感器,這不僅(jǐn)可使儀表運行在(zài)較好的各種狀态(tài)下,還可降低儀表(biǎo)的投資費用。
異徑(jing)管的中心錐角不(bu)大于l5。,越小越好。
加(jiā)裝異徑管會産生(shēng)壓力損失。
3.4電極形(xíng)式的選擇
一般來(lái)說,不産生結晶、結(jié)疤、不玷污電極的(de)介質可用标準電(dian)極,否則用刮刀式(shì)電極來清垢:對測(ce)污泥的場合,可選(xuǎn)用可更換式電極(ji)。
3.5電極材料的選擇(ze)
電磁流量計的電(dian)極必須由非導磁(cí)的導電材料制成(cheng).通常采用的材料(liao)是不鏽鋼和哈氏(shì)合金,也有用鉑、黃(huáng)金或不鏽鋼鍍鉑(bó)制成。由于電極需(xū)要直接與被測流(liú)體接觸,應根據被(bei)測介質的腐蝕性(xìng)選定電極材料。哈(hā)氏台金能耐弱酸(suan)堿腐蝕廣泛應用(yòng)于造紙行業。
3.6襯裏(lǐ)材料的選擇
應根(gēn)據被測介質的腐(fǔ)蝕性、磨損性及溫(wen)度來選擇。硬、軟橡(xiang)膠及氯丁橡膠可(ke)耐一般的弱酸、堿(jiǎn)腐蝕,耐溫65"C。軟氯丁(ding)橡膠有耐磨性,聚(ju)四氟乙烯幾乎能(néng)耐熱磷酸以外的(de)所有強酸、堿腐蝕(shí),介質溫度可達180~C,但(dan)不耐磨損。聚氨酯(zhi)橡膠有較好的磨(mo)損性,但不耐酸、堿(jian)腐蝕,耐溫性也差(cha),介質溫度小于40℃。
3.7防(fáng)護等級的選擇
防(fang)護等級應根據工(gong)作環境及儀表實(shi)際的條件選定。若(ruò)儀表在地面以下(xia)的,經常受水淹的(de),宜選用IP68;若儀表安(ān)裝在地面以上的(de),可選用IP65。
3.8接地環的(de)選擇
若連接儀表(biǎo)的管道是(相對于(yu)被測介質)絕緣性(xìng)的,則要用接地環(huán),可用普通型.它的(de)材質應與被測介(jie)質的腐蝕性相适(shi)應。
若被測介質是(shi)磨損性的,則宜選(xuan)用帶頸接地環,以(yǐ)保護進、出口端的(de)襯罩,延長使用壽(shòu)命。
3.9電磁流量轉換(huàn)器
電磁流量轉換(huàn)器與傳感器相互(hu)配合,實現流量信(xin)号的轉換。轉換器(qi)應能滿足傳感器(qì)的要求,當傳感器(qi)内阻高時,轉換器(qi)有較高的輸入阻(zu)抗與之相匹配;傳(chuán)感器輸出的感應(ying)電勢信号很弱,而(er)且伴有各種幹擾(rao)信号,轉換器除放(fang)大感應電勢外,還(hai)需消除幹擾信号(hào),保證儀表正常工(gong)作;傳感器的磁場(chang)強度不變,轉換器(qì)提供給傳感器的(de)工作電源應是穩(wěn)定電源。電磁流量(liàng)轉換器最好采用(yong)微處理機型的轉(zhuǎn)換器,用它來控制(zhi)勵磁電壓,按被測(cè)流體性質選擇勵(li)磁方式和頻率,可(kě)以排除同相幹擾(rǎo)和正交幹擾。
3.1l電纜(lan)的敷設
信号電纜(lǎn)
和勵磁電纜必須(xu)嚴格分開,不能敷(fu)設在同一根管子(zi)内或平行敷最更(geng)不能絞合在一起(qi)。不要将多餘的電(dian)纜纏繞在一起。
信(xìn)号電纜和勵磁電(dian)纜要求單獨穿在(zài)鋼管内,這樣既可(ke)以屏蔽外界擾又(yòu)安全不受任何機(ji)件壓傷、碰斷。希望(wàng)信号與勵磁電纜(lǎn)盡可能短。
4.電磁流(liu)量計選型設計
電(dian)磁流量計生産過(guò)程和産品質量對(duì)自動控制水平有(yǒu)較高的要求。與控(kong)制系統相配套的(de)現場儀表的檔次(ci)要求高。
流量測量(liang)儀表選型設計方(fang)案如下:
蒸汽、冷凝(níng)水流量采用差壓(yā)式流量計和标準(zhǔn)節流裝置:重油流(liú)量測量采用質量(liàng)流量計;各種漿液(ye)、白水、廢水、清水、輔(fu)料、塗料等流體流(liú)量測量采用電磁(cí)流量計。
例一:測量(liàng)進配漿池NBKP漿流量(liàng)。介質:NBKP漿濃度3.7%溫度(du)50℃流量範圍0~35i/s工藝管(guan)徑DN100。工藝管道采用(yòng)不鏽鋼管道。
電磁(cí)流量計選型:
(1)采用(yòng)分體式電磁流量(liàng)計,傳感器型号10DX31ll測(cè)量精度爲0.4%;信号轉(zhuǎn)換器型号50XM2000。
(2)對照流(liu)量列線圖,傳感器(qi)口徑爲DN100。不縮徑,減(jian)少壓損。
(3)電極結構(gou)采用标準電極。
(4)電(dian)極材料爲哈氏C.4标(biao)準PTFE/DFA。
(5)襯裏材料爲PTFE。
(6)防(fáng)護等級IP67。
(7)管道連接(jie)型式法蘭連接,材(cai)質不鏽鋼1.4571(316Ti)
(8)電源頻(pin)率50HZ,激磁頻率121/4HZ。
例二(èr):測量水流量。介質(zhi):水溫度20"C流量範圍(wei)0~20001/min工藝管徑DN250
電磁流(liú)量計選型:
(1)采用
分(fèn)體式電磁流量計(ji)
,傳感器型号10D.X41ll測量(liang)精度爲0.5%号轉換器(qi)型号50XE4100。
(2)對照流量列(liè)線圖,傳感器口徑(jing)爲DN250。不縮徑,減少壓(ya)損。
(3)電極結構采用(yong)标準電極。
(4)電極材(cái)料爲不鏽鋼1.4751
(5)襯裏(li)材料爲PTFE
(6)防護等級(jí)IP67。
(7)管道連接型式法(fǎ)蘭連接,材質不鏽(xiù)鋼14571(316Ti)。
(8)電源頻率50HZ,激磁(ci)頻率61/4HZ
5.電磁流量計(jì)的特點
電磁流量(liang)計應用法拉第電(dian)磁感應定律實現(xiàn)對導電流體的流(liu)量測量,電磁流量(liàng)計的優點可歸納(nà)如下:
(1)電磁流量計(jì)可廣泛用于測量(liàng)各種工業導電液(ye)體或漿液。特别适(shi)用于各種強酸、強(qiáng)堿及_鹽類的腐蝕(shi)型液體介質,計量(liàng)這些介質的連續(xu)流量或脈動流量(liàng)弛可用來測量各(ge)種污穢、懸浮顆粒(lì)的液體或大管徑(jing)流量。電磁流量計(jì)這些獨特用途是(shi)其它一些流量計(ji)不具備的。
(2)電磁流(liú)量計變送器内徑(jing)與被測流體管道(dao)内徑完全相同,無(wú)阻力元件,不會對(dui)體造成壓力損失(shi),這一優點也是阻(zu)力測量元件的流(liú)量儀表不具備的(de)。
(3)電磁流量變送器(qi)的輸出信号與被(bèi)測流體的體積流(liu)量呈線性關系這(zhe)一特點同
渦街流(liu)量計
一樣,量程變(bian)換容易,測量範圍(wéi)大,電磁流量變送(song)器的口徑從2.5mm到2.6m,流(liú)速從0.3m/s到10m/s。
(4)電磁流量(liang)計測量被測液體(tǐ)工作狀态下的體(tǐ)積流量,測量原理(lǐ)中不涉及流體的(de)溫度、壓力、密度和(he)粘度的影響。
(5)電磁(ci)流量計反應迅速(sù),可以測量脈動流(liú)量。
電磁流量計的(de)缺點可歸納下列(liè)幾個方面:
(1)電磁流(liú)量計的應用有一(yī)定的局限性,它隻(zhī)能測量導電介質(zhi)的液體流量,不能(neng)測量非導電介質(zhi)的流量。
(2)電磁流量(liàng)計是通過測量導(dǎo)電液體的速度确(què)定工作狀态下的(de)體積流量。按照計(jì)量要求,對于液态(tài)介質,應測量質量(liàng)流量,測量質量流(liú)量應涉及到流體(ti)的密度,不同流量(liang)介質具有不同的(de)密度,而且随溫度(dù)變化。如果電磁流(liú)量轉換器不考慮(lǜ)流體密度僅給出(chu)常溫狀态下的體(ti)積流量是不台适(shì)的。随着微處理機(ji)的應用,電磁流量(liàng)轉換器智能化後(hou),應增強運算功能(néng),引入不同流體介(jie)質的密度信号并(bìng)進行計算,得到質(zhi)量流量。
(3)電磁流量(liang)計的安裝與調試(shì)比其它流量計複(fú)雜,且要求更嚴格(ge)。變送器和轉換器(qi)必須配套使用,兩(liǎng)者之間不能用兩(liǎng)種型号的儀表配(pei)用。在安裝變送器(qì)時,從安裝地點的(de)選擇到具體的安(ān)裝調試,必須嚴格(gé)按産品說明書要(yao)求進行。安裝地點(diǎn)不能有振動,不能(neng)有強電磁場。在安(ān)裝時必須使變送(song)器和管道有良好(hǎo)的接觸及良好的(de)接觸及良好的接(jiē)地。變送器的電位(wèi)以被測流體電位(wei)爲基礎,要求被測(cè)流體電位穩定,使(shǐ)變送器與被測流(liú)體等電位。在使用(yòng)時,必須排盡測量(liàng)管中存留的氣體(ti),否則會造成測量(liang)誤差。
(4)電磁流量計(ji)用來測量帶有污(wu)垢的粘性流體時(shi),粘性物或沉澱物(wu)附着在測量管内(nei)壁或電極上.使變(bian)送器輸出電勢變(biàn)化,帶來測量誤差(cha),電極上污垢物達(dá)到一定厚度,可能(néng)導緻儀表無法測(ce)量,因此在使用中(zhōng)應注意對污垢物(wu)或沉澱物的沖洗(xǐ),保持電極清潔,盡(jin)可能減少儀表測(ce)量誤差。
使用電磁(ci)流量計應注意的(de)問題:
(1)變送器的安(an)裝位置,要選擇在(zài)任何時候測量導(dao)管内部都能充滿(man)液體以防止由于(yú)量導管内沒有液(ye)體而指針不在零(líng)點所引起的錯覺(jiao)最好是垂直1安裝(zhuāng),便減少由于液體(tǐ)流過在電極上出(chu)現氣泡造成誤差(cha)。
(2)電磁流量計的信(xìn)号比較微弱,在滿(mǎn)量程時隻有2.5~8mV,流量(liàng)很小時,輸出僅有(you)幾微伏,外界咯有(you)幹擾就能影響測(cè)量的精度。因此,變(bian)送器外殼、屏蔽線(xiàn)、測量導管,以及變(biàn)送器兩端的管道(dao)都要接地。并且要(yào)求單獨設置接地(dì)點,絕對不要連接(jie)在電機、電器等的(de)地線或上下水道(dào)上。轉換部分已通(tong)過電纜線接地,且(qie)勿再行接地,以免(mian)因地電位的不同(tóng)而引入幹擾。
(3)變送(song)器的安裝和地點(diǎn)要遠離一切磁場(chǎng)(例如大功率電機(ji)、變壓器等)不能有(yǒu)振動。
(4)變送器和和(hé)二次儀表使用電(diàn)源中的同一相線(xian),否則由于檢測信(xìn)号和反饋信号相(xiàng)關120。,使儀表不能正(zheng)常工作。
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