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平衡電極面電磁流量計在離子膜燒堿工程中應用
發布時間:2021-4-14 08:33:30

[摘要]通過對平衡電極面電磁流量計的測量原理及實際使用情況的介紹,說明了在非金屬管道條件下,此流量計也可準確測量,完全解決了困擾傳統電磁流量計的電磁干擾問題
  離子膜燒堿工藝是直流電通過離子膜電解食鹽水生產燒堿。主要工藝介質是飽和食鹽水(NaCI)、燒堿(NaOH)和純水鹽酸(HC)。生產過程中對這些介質的計量和流量控制較多,也很重要。在流量計的選型上,對于那些腐蝕性介質,電磁流量計是我們的首選,它耐腐蝕,壓損小,通常我們選擇內襯PTFE,并針對不同介質選用不同的金屬電極(Ti、TaPb等)。我公司在4萬t/a8萬t/a離子膜燒堿工程已用過不少電磁流量計。
  所有電磁流量計的測量原理都基于法拉第電磁感應定律,如圖1電磁線圈產生沿Y軸的磁場,導電的被測液體沿Z軸流動,在x軸方向有一-對測量電極根據法拉第電磁感應定律,兩個測量電極間會產生電勢差,公式如下:E=KBDV
  其中,E為感應電勢,V;K為比例常數;B為磁感應強度,T(特斯拉);D為電極間距(管徑),cm;V為導電液體平均流速,cm/s。

  為了得到兩個電極間微小的電勢差,必須引用一參考值-地電勢。在實際應用中,接地問題正是影響電磁流量計測量的關鍵。
  由于測量管內襯是絕緣的,普通電磁流量計的接地點一般選在入口和出口的法蘭處,或者安裝特殊的接地環。這種對稱式接地,是為了在測量電極的上下游保證靜電對稱性。
  然而,由于接地點遠離測量點,不利于消除電噪聲;另外,-般被測液體的電阻值較大而高阻抗的接地回路由于干擾或被測信號的衰減,會產生大量的噪聲信號。因此,破壞電磁流量計工作可靠性的根源就在于不正確的接地處理。
  通過.上面的原理介紹,電磁流量計的接地處理是個很重要的問題。在安裝過程中接地也是個很頭痛的問題。生產燒堿的基本方法是電解食鹽水(數百V電壓數萬A電流),66kV交流降壓整流。在裝置界區內,對測量儀表的電磁干擾十分嚴重,各地的地電位也不等。對干擾信號敏感的電磁流量計的接地是必不可少的,而且要接地良好,有一一個良好的接地網。為了避免介質泄漏,造成地面腐蝕,廠房內地面全部做了防腐處理,不允許破壞防腐地面做接地板,接地線不得不就近穿墻到室外接地。在過去的工程中,曾因接地不好造成過儀表失靈和精度不夠,只有再次處理接地問題。
  1999年我們在建12萬t/a離子膜燒堿工程中,了解到這種平衡電極面全新設計的電磁流量計,避免了接地問題,大大減少施工的麻煩。我們更改了設計型號,選用WFM系列的電磁流量計。
  現在,種全新的專利技術-平衡電極面的應用,完全解決了這些難題,偉業公司的WFM系列電磁流量計所朵用的平衡電極面技術是基于這樣一個事實:若測量電極(X軸)旋轉90°;與磁場(Y軸)平行處可裝一地電極,而不用擔心“測量短路”。因此,平衡電極面對平均流速的測量完全被限制在平衡電極面內。即使被測介質的流場產生畸變,經過坐標分解后,測量電極間的感應電勢完全與垂直穿過平衡電極面的平均流速成一-線性關系。由于4個電極完全對稱,可以完全平衡高阻抗接地回路的影響。朵用簡單的信號放大器就可以完全消除噪聲信號。
  電磁線圈感應磁場,感應電極和地電極間的關系如圖2所示

  圖3中給出了平衡電極面中地電極測量電極和磁場極性間的關系。在實際的BEP電磁流量計中,由于使用了差動放大器,可以極大地提高輸入阻抗和轉換精度。
平衡電極面電磁流量計電極測量電極和磁場極性間關系圖示
  圖4給出平衡電極面電磁流量計不同流速下的誤差。
平衡電極面電磁流量計不同流速下的誤差圖示
  在平衡電極面技術中,所有噪聲信號同時被測量電極和接地電極接收到,通過運算電路可以完全消除電噪聲。在非金屬管道或無直管段的條件下,也可以準確可靠地測量,完全解決了困擾傳統流量計的接地干擾問題。
  綜上所述,WFM系列電磁流量計采用了專利的平衡電極面技術,具有如下優點:安裝簡單,取消了接.地環;無直管段要求,可用于非金屬管線;完全消除了電噪聲,測量靈敏度高(電導率不低于3μs/cm,流速不低于7.62cm),,精度高(t0.5%)
  目前工程已完工,正在試運行,單就電磁流量計而言,安裝簡單,試運行很正常,測量可靠精確,完全滿足生產要求。

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