氯酸鈣流量計選型過程中首先就是需要實現(xiàn)對流量計傳感器口徑的合理選擇:這一指標的選擇將對流體在管道中的流速大小產(chǎn)生決定性影響,同時也會對輸出電勢參數(shù)產(chǎn)生明顯影響。故而,在選擇智能電磁流量計的過程當中,并不一定需要以連接工藝管道的口徑作為選擇指標,而應當根據(jù)實際的使用流量進行選擇。一般來說,在待安裝管道內(nèi)部流體流動速度在1.5~3.0m/s 區(qū)間的情況下,傳感器的口徑需要與待安裝管道口徑保持一致,而在管道內(nèi)部流體流動速度<0.5m/s 的情況下,則需要將儀表口徑控制在管道口徑以下標準。
其次,為了適應不同介質(zhì)的測量條件,比如流體介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性、磨損性等的要求,要選用不同的內(nèi)襯、電極材料。若傾向于耐磨損性能,則多建議選擇聚氨酯橡膠材料,若傾向于耐腐蝕性能,則傾向于選擇聚四氟乙烯材料。
電磁流量計的主要優(yōu)點如下:
1)電磁流量計的傳感器結(jié)構(gòu)簡單,測量管內(nèi)沒有可動部件,也沒有任何阻礙流體流動的節(jié)流部件。所以當流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失,是流量計中運行能耗低的流量儀表之一。
2)可測量贓污介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內(nèi)部*流動部件,與被測流體接觸的只是測量管內(nèi)襯和電極,其材料可根據(jù)被測流體的性質(zhì)來選擇。例如,用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內(nèi)襯,可測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì);采用耐磨橡膠做內(nèi)襯,就特別適合于測量帶有固體顆粒的、磨損較大的礦漿、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體。
3)電磁流量計是一種體積流量測量儀表,在測量過程中,它不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以電導率(在一定范圍)的影響。因此,電磁流量計只需經(jīng)水標定后,就可心用來測量其它導電性液體的流量。
4)電磁流量計的輸出只與被測介質(zhì)的平均流速成正比,而與對稱分布下的流動狀態(tài)(層流或湍流)無關(guān)。所以電磁流量計的量程范圍極寬,其測量范圍度可達100:1,有的甚至達1000:1的可運行流量范圍。
5)電磁流量計無機械慣性,反應靈敏,可以測量瞬時脈動流量,也可測量正反兩個方向的流量。
6)工業(yè)用電磁流量計的口徑范圍極寬,從幾個毫米一直到幾米,而且國內(nèi)已有口徑達3m的實流校驗設(shè)備,為電磁流量計的應用和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
電磁流量計目前仍然存在的主要不足如下。
1)不能用來測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體。
2)不能用來測量電導率很低的液體介質(zhì),如對石油制品或有機溶劑等介質(zhì),目前電磁流量計還無能為力。
3)普通工業(yè)用電磁流量計由于測量管內(nèi)襯材料和電氣絕緣材料的限制,不能用于測量高溫介質(zhì);如未經(jīng)特殊處理,也不能用于低溫介質(zhì)的測量,以防止測量管外結(jié)露(結(jié)霜)破壞絕緣。
4)電磁流量計易受外界電磁干擾的影響。
選型的第一步就是對儀表將來的運行現(xiàn)場情況要有具體的、詳細的、明確的了解,主要包括以下幾點: ①測介質(zhì)成分,以及該介質(zhì)的電導率 (參見附表2)。電磁流量計既可以測電導率大于5uS/cm液體還可以測液固兩相流,如水煤漿,礦漿,污水,泥漿,紙漿等,如被測介質(zhì)中含有大量的鐵磁性固體物質(zhì)、氣泡或直徑很大的固體顆粒,測量都會受影響,甚至不能測量。一般情況要求氣泡或固體顆粒的體積含量不超過5%,固體顆粒的直徑不大于3mm。 ②測量管在任何時刻必須*充滿介質(zhì),電磁流量計在非滿管或空管的情況下不能正常工作。 ③現(xiàn)場系統(tǒng)管道的最大壓力不能超過儀表的額定壓力(見傳感器部分)。 ④測介質(zhì)的溫度范圍以及環(huán)境溫度范圍,要符合儀表說明書的要求。 ⑤現(xiàn)場系統(tǒng)管道的最大流速、最小流速,以及正常流速范圍。最大流速不超過10m/s;為了保證測量精度,最小流速最好大于等于0.3m/s;正常流速最好在1.5m/s-3.0m/s這流速范圍內(nèi),這也是儀表最佳測量范圍。 |
傳感器的選型主要考慮因素有:傳感器的種類、口徑、壓力、電極材料、內(nèi)襯材料、防護等級、尺寸大小、連接法蘭等。 ①口徑的選擇:如果是新建的項目或設(shè)計,在選擇口徑時,應遵循的原則就是:保證正常流速在0.3m/s---10m/s范圍內(nèi)即可,*選擇是正常流量在下面的《口徑、流速、流量的關(guān)系表》的斜體紅色數(shù)值范圍內(nèi)。當然,新工程剛上馬,系統(tǒng)流速處于較低狀態(tài),隨著系統(tǒng)的正常運行,流速會處于較高狀態(tài),這時只要更改現(xiàn)場儀表的量程就能適應,不需要更換儀表。如果現(xiàn)場流速過低,而且現(xiàn)場條件允許的話,可以通過在傳感器的前后加裝變徑管,以滿足要求,加裝變徑管應注意以下問題: 第一,為了加裝變徑管后不過多影響流速場的分布,不影響儀表的測量精度,能把變徑管視為直管段的一部分,要求變徑管的中心錐角α不大于15°,越小越好,如下圖
第二,加裝變徑管后會產(chǎn)生一定的壓力損失,壓力損失為 ΔP=ρ/200ξ1 V22+ξ2 V22+ξ3 V12) ΔP---損失的壓力,單位MPa ρ---被測介質(zhì)密度,單位Kg/m3 ξ1 、ξ3---分別是漸縮管、漸擴管的系數(shù),該值與雷諾數(shù)有關(guān),例如: α=8°時,ξ1、ξ3的值: d1/d2 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | ξ1 | 0.018 | 0.023 | 0.0255 | 0.028 | 0.03 | 0.0308 | 0.0315 | 0.0323 | 0.0332 | ξ2 | 0.01 | 0.02 | 0.07 | 0.15 | 0.26 | 0.43 | 0.64 | 0.9 | 1.25 |
ξ2 =0.02 傳感器管系數(shù) V1、V2--- 分別是變徑管前方系統(tǒng)管道流速、傳感器管道流速,單位m/s
口徑、流速、流量對照表 流速 m/s 流量m3/h 口徑mm | 0.3 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 8.0 | 10.0 | 10 | 0.085 | 0.283 | 0.565 | 0.848 | 1.131 | 1.414 | 1.696 | 2.626 | 2.827 | 15 | 0.191 | 0.636 | 1.272 | 1.909 | 2.545 | 3.181 | 3.817 | 5.089 | 6.362 | 20 | 0.339 | 1.131 | 2.262 | 3.393 | 4.524 | 5.655 | 6.786 | 9.048 | 11.310 | 25 | 0.530 | 1.767 | 3.534 | 5.301 | 7.069 | 8.836 | 10.603 | 14.137 | 17.671 | 32 | 0.869 | 2.895 | 5.791 | 8.686 | 11.581 | 14.476 | 17.372 | 23.162 | 28.953 | 40 | 1.357 | 4.524 | 9.048 | 13.572 | 18.096 | 22.619 | 27.143 | 36.191 | 45.239 | 50 | 2.121 | 7.069 | 14.137 | 21.206 | 28.274 | 35.343 | 42.412 | 56.549 | 70.686 | 65 | 3.584 | 11.946 | 23.892 | 35.838 | 47.784 | 59.730 | 71.675 | 95.567 | 119.459 | 80 | 5.429 | 18.096 | 36.191 | 54.287 | 72.382 | 90.478 | 108.573 | 144.765 | 180.956 | 100 | 8.482 | 28.274 | 56.549 | 84.823 | 113.097 | 141.372 | 169.646 | 226.195 | 282.743 | 125 | 13.254 | 44.179 | 88.357 | 132.536 | 176.715 | 220.893 | 265.072 | 353.429 | 441.786 | 150 | 19.085 | 63.617 | 127.235 | 190.852 | 254.469 | 318.086 | 381.704 | 508.938 | 636.173 | 200 | 33.930 | 113.097 | 226.195 | 339.292 | 452.389 | 565.487 | 678.584 | 904.779 | 1130.97 | 250 | 53.015 | 176.715 | 353.429 | 530.144 | 706.858 | 883.573 | 1060.29 | 1413.72 | 1767.15 | 300 | 76.341 | 254.469 | 508.938 | 763.407 | 1017.88 | 1272.35 | 1526.81 | 2035.75 | 2544.69 | 350 | 103.908 | 346.361 | 692.721 | 1039.08 | 1385.44 | 1731.80 | 2078.16 | 2770.89 | 3463.61 | 400 | 135.717 | 452.389 | 904.779 | 1357.17 | 1809.56 | 2261.95 | 2714.34 | 3619.12 | 4523.89 | 500 | 212.057 | 706.858 | 1413.72 | 2120.58 | 2827.43 | 3534.29 | 4241.15 | 5654.87 | 7068.58 | 600 | 305.364 | 1017.88 | 2035.75 | 3053.63 | 4071.50 | 5089.38 | 6107.26 | 8143.01 | 10178.8 | 700 | 415.632 | 1385.44 | 2770.89 | 4156.33 | 5541.77 | 6927.21 | 8312.65 | 11083.5 | 13854.4 | 800 | 542.868 | 1809.56 | 3619.12 | 5428.67 | 7238.23 | 9047.79 | 10857.3 | 14476.5 | 18095.6 | 900 | 687.066 | 2290.22 | 4580.44 | 6870.66 | 9160.88 | 11451.1 | 13741.3 | 18321.8 | 22902.2 | 1000 | 848.229 | 2827.43 | 5654.87 | 8482.30 | 11309.7 | 14137.2 | 16964.6 | 22619.5 | 28274.3 |
②電磁流量計電極材料的選擇:針對不同的被測介質(zhì),考慮到其腐蝕性不同,應選擇不同的電極材料,下表是常用電極和其耐腐性能,詳見附表1。 材料 | 耐腐蝕性能 | 耐酸鋼 (1Cr18Ni9Ti) | 對硝酸、冷磷酸及其它無機酸,多種鹽及堿溶液,有機酸,海水等耐腐蝕性強。對硫酸、鹽酸、氫氟酸,對沸騰的蟻酸、草酸、工業(yè)鉻酸、氫酸鈉、氯、溴、碘等介質(zhì)化學穩(wěn)定性差,不耐腐蝕 | 含鉬不銹鋼 (0Cr18Ni12Mo2Ti) | 用于工業(yè)用水、生活用水、污水,硝酸、室溫下小于5%的硫酸、沸騰的磷酸、蟻酸、碳酸、堿溶液和各種中性溶液,一定壓力下的亞硫酸、海水、醋酸等,也可用于石油、化工、尿素 、維尼綸等工業(yè) | 哈氏合金B(yǎng)(Hb) | 對沸點以下的一切濃度的鹽酸有良好的耐腐蝕性,也耐硫酸、磷酸、氫氟酸、有機酸等非氧化性酸、堿、非氧化鹽液的腐蝕 | 哈氏合金C(Hc) | 能耐氧化性酸,如硝酸、混酸或鉻酸與硫酸的混合物的腐蝕,也耐氧化性的鹽類如含三價鐵離子、二價銅離子,或其它氧化劑的腐蝕,如高于常溫的次氯酸鹽、海水的腐蝕 | 鉭 (Ti) | 具有優(yōu)良的耐腐蝕性,和玻璃很相似。除氫氟酸、發(fā)煙硫酸堿外,幾乎能耐一切化學介質(zhì)如鹽酸、硝酸、王水的腐蝕 | 鉑-銥合金 | 幾乎適用于所有化學物質(zhì),但不適用于王水和銨鹽。 |
③電磁流量計內(nèi)襯材料的選擇:如電極一樣,對于不同的介質(zhì),由于其腐蝕性、溫度、磨損性不同,所以要有針對性的選擇內(nèi)襯材料,下表是常用襯里材料的性能及其適用范圍,詳見附表1 內(nèi)襯材料 | 主要性能 | 適用范圍 | 聚四氟乙烯(PTFE) | 它是塑料中化學性能穩(wěn)定的一種材料,能耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水,也能耐濃堿和有機溶劑 耐磨性和粘結(jié)性差 | -40℃-+180℃> 酸、堿等強腐蝕性介質(zhì) 衛(wèi)生類介質(zhì) | 氯丁橡膠 | 有好的彈性,高強的扯斷力,耐磨性能好 耐一般低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)的腐蝕,不耐氧化性介質(zhì)的腐蝕 | 1.小于80℃ 2.測一般水、污水、泥漿、礦漿 | 聚氨酯橡膠 | 有好的耐磨性能(相當于天然橡膠的十倍) 耐酸、堿性能差 不能用于混有有機溶劑的水 | 1.小于70℃ 2.中型強磨損的礦漿、煤漿、泥漿 | 耐酸橡膠(硬橡膠) | 可耐常溫下的鹽酸、醋酸、草酸、氨水、磷酸及50%的硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀。 忌強氧化劑。 | 1.小于25℃-+90℃ 2.一般的酸、堿、鹽溶液 | 合成橡膠 | 密封性好 良好的耐磨性,高度的扯斷力 | 小于80℃ 一般水、污水、泥漿 |
傳感器額定壓力、防護等級、尺寸大小 ④傳感器口徑的不同,對應的額定壓力也不同;傳感器結(jié)構(gòu)的不同,對應的防護等級及尺寸大小也不同,詳細情況見下面的說明和圖表。 關(guān)于防護等級的說明:IP65為防水型,即可允許水龍頭從任何方向?qū)x表噴水,噴水壓力為0.3MPa。出水量為12. 5L/min,噴水口離儀表距離3m。IP67為防浸水型,即儀表可短時間全部浸入水中,試驗時最高點應在水下至少150cm,持續(xù)時間至少為30min。IP68為潛水型,應能長期在水中工作,其侵入的最大深度由制造廠與用戶協(xié)商。 電磁流量計分為一體式和分體式兩大類,一體式的傳感器防護等級為IP65,分體式的傳感器防護等級為IP68,分體式的轉(zhuǎn)換器防護等級為IP65。現(xiàn)場對儀表的防護等級要求較高的,如安裝在地面以下的,有可能受到水淹沒的,或儀表安裝在水下的,用戶就必須選用分體式的。 ⑤連接法蘭的選擇: 除特殊情況外,一般應選公制法蘭,與之相配對的法蘭也按公制制造,法蘭標準為國標GB9119,一般都符合所選的儀表耐壓標準。如現(xiàn)場有特殊法蘭或超過儀表耐壓等級,可特殊訂貨。 轉(zhuǎn)換器選型注意事項 轉(zhuǎn)換器選型針對分體式電磁流量計而言,分為壁掛式或盤裝式二種,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,主要考慮以下幾 點。 輸出信號的選擇: ①模擬信號輸出:包括4-20mA 輸出、0-20mA 輸出、0-24mA 輸出、0-5V輸出、0-6V輸出、1-5V輸出,共6種,用戶可根據(jù)自己的需要,任選一種,切記:這6種輸出只能選取其中的一種,不能同時選取二種輸出。 數(shù)字通訊:RS485輸出。詳細參數(shù)見說明書。 頻率/脈沖輸出:該脈沖輸出類型可由用戶定義,一種可定義為量程對應1KHz頻率,量程內(nèi)流量對應的頻率按比例減??;另一種可定義為一個脈沖代表一定(1.0m3、0.1m3 、0.01m3 三種)的累計流量。詳細情況見說明書。 工作環(huán)境 ②工作環(huán)境溫度:-10℃-+55℃; 防護等級: 電磁流量計安裝點及安裝環(huán)境的選取 ①選取要點: 系統(tǒng)正常運行時測量管必須保證滿管。如出現(xiàn)非滿管,流量計就不能正常工作,讀數(shù)可能是忽大忽小的隨機數(shù); 傳感器上游要有一定的直管段,但其長度與其它流量儀表(如超聲波流量計)相比較要求較低。上游如有90°彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥等擾流件,一般要求離電極中心線(不是傳感器進口斷面)有5倍直徑(5D)長度的直管段,如是上游有閘閥且沒有全部打開,一般要求10D長度的直管段;下游直管段長度一般為2D-3D,或更短; ◆安裝傳感器時盡量保持電極水平位置,以免氣泡覆蓋電極而出現(xiàn)讀數(shù)不穩(wěn);條件允許傳感器應安在自下而上流動的立管上,這樣管內(nèi)不易存氣,同時保證工作時是滿管,而且無沉積物生成,還可以減少液體內(nèi)固體顆粒及雜質(zhì)對內(nèi)襯的磨損; ◆注意管道液體流動方向與傳感器的標識一致; ◆盡可能避免測量管出現(xiàn)負壓,如傳感器不可安裝在泵的抽吸側(cè); ◆盡可能避開附近的大電機、大變壓器等,以免引起電磁干擾; ◆選擇振動較小的位置安裝傳感器; ◆測量不同液體的混合介質(zhì)時,傳感器應安裝在混合點的上游,如安裝在下游,必須裝在混合已經(jīng)均勻或化學反應充分完成段; ◆盡可能避開周圍環(huán)境高濃度腐蝕性氣體;如是一體機要避免雨淋或浸沒以及陽光直照,環(huán)境的相對濕度和溫度要符合儀表說明書的要求; ②現(xiàn)場傳感器安裝位置的典型案例
圖1:為了日后系統(tǒng)及流量計的檢修維護方便,條件允許應如此圖安裝旁通管道; 圖2:安在泵的抽吸側(cè),會因管道出現(xiàn)負壓而損壞傳感器內(nèi)襯,所以應安裝在泵出口側(cè) 處,而且N點距離泵盡可能遠些; 圖3:流量計應盡可能安裝在閥門的上游側(cè)處,不應安裝在下游側(cè)處, 如受現(xiàn)場條件限制必須安裝在d點,在閥門未全開時,d點距離閥門至少10D。 圖4:此圖中的e處、f處是優(yōu)先選擇安裝點, g處是管道最高點易積聚氣泡不宜安裝,h處于下降管段,可能出現(xiàn)非滿管情況,故更不宜安裝。 圖5:水平管道應安裝在稍稍上升的管道區(qū),如圖i處; 圖6:當流量計安裝在如圖示的落差管上時,如落差高度超過5米時,應在流量計的下游的最高處,如圖j 處,安裝排氣閥; 圖7:當敞口灌入或排放,流量計應安裝在管道的低段區(qū),如圖k處。 ③接地 本公司生產(chǎn)的管段式傳感器均是三電極式,其中底部的電極是接液電極,也就是通常說的接地電極,這樣在非金屬絕緣管道或有絕緣內(nèi)襯的金屬管道上安裝傳感器時,一般情況下無需另加接地環(huán)。 出廠時儀表配2根接地線,安裝時要求在與儀表兩端連接的法蘭上各鉆一個M5×10的螺孔,把接地線用M5×8不銹鋼螺絲牢靠固定在兩邊法蘭上。如下圖示。 通常情況下無需單獨外加接地線,但傳感器上有預留的接地點,以備在特殊環(huán)境下如安裝環(huán)境有較大干擾時,通過該處外加接地線保證整個儀表可靠、良好接地以減少干擾,接地線可采用截面大于4mm2 的多股銅線,接地電阻應小于10Ω,且不能接在電機、變頻器或其它大電器設(shè)備的公共地線上,如下圖示。
電纜的選擇與敷設(shè) 分體式流量計傳感器與轉(zhuǎn)換器之間連接電纜,必須采用廠家提供的專用電纜。電纜長度主要取決于三個因素:信號電纜類型、被測介質(zhì)的電導率、勵磁電纜銅芯截面積。 ①信號電纜的選用: 信號電纜最大長度與被測介質(zhì)的電導率有關(guān),詳見下圖。如現(xiàn)場傳輸電纜長度不超過30m,可采用廠家提供的單層屏蔽二芯A型電纜,如超過30m而且被測介質(zhì)電導率較低,應采用雙層屏蔽二芯B型電纜,同時根據(jù)被測介質(zhì)電導率(參見“附2”)參照下圖,必須要求現(xiàn)場實際傳輸長度不超過圖表中的最大值。
②勵磁電纜的選用: 本廠提供的勵磁電纜是二芯PVC護套單屏蔽電纜,根據(jù)傳輸?shù)木嚯x選用不同的銅芯截面積。傳輸電纜長度不超過150m,可采用銅芯截面積為0.75mm²的Ⅰ型電纜;傳輸距離在150m---300m,可采用銅芯截面積為1.5mm²的Ⅱ型電纜; 傳輸距離超過300m,可采用銅芯截面積為2.5mm²的Ⅲ型電纜。 ③其他電纜的選用: 電源電纜或轉(zhuǎn)換器的輸出信號電纜用戶可自行采用普通的電纜線,現(xiàn)場條件惡劣建議選用帶屏蔽IP68型電纜作為轉(zhuǎn)換器的輸出信號電纜,且屏蔽層的一端接地。 ④電纜的敷設(shè) 信號電纜和勵磁電纜線越短越好;不能將多余的電纜卷在一起,應將多余的剪掉并重新焊接好;信號電纜必須與其它電源電纜嚴格分開,不能敷設(shè)在同一管子內(nèi),也不能平行敷設(shè)或絞合在一起,應單獨穿在接地保護鋼管內(nèi),以防干擾信號。 |