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電磁流量計(jì)在硫酸裝置中的應(yīng)用
硫酸,分子式H2SO4,是一種被**應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的化工原料。但是由于各種濃度的硫酸都具有不同的腐蝕性,因此其流量測(cè)量?jī)x表及其材料的選擇都比較特殊。
 
1.測(cè)量硫酸介質(zhì)儀表材料的選擇
常用在儀表上的材質(zhì)大約有20多種,而用在硫酸測(cè)量上的儀表材質(zhì)必須具有耐硫酸特性。硫酸是強(qiáng)氧化性酸,對(duì)金屬的腐蝕主要是金屬的氧化反應(yīng),影響硫酸腐蝕的主要因素是溫度和濃度。硫酸腐蝕的一個(gè)特征就是高濃度與低濃度硫酸腐蝕性顯著不同,高溫和低溫狀態(tài)下也差別很大。下面詳述幾種常用儀表材質(zhì)的耐腐蝕性。
1.1碳鋼
作為ZUI廉價(jià)的鋼材一碳鋼,被**應(yīng)用在儀表本體中,雖然碳鋼在一定條件下耐硫酸腐蝕,但耐腐蝕性能并不佳,并且耐硫酸環(huán)境下大氣對(duì)碳鋼也有腐蝕。碳鋼大量應(yīng)用于濃度為80-****的硫酸,溫度可達(dá)60-80℃。碳鋼在這一濃度和溫度范圍的硫酸中,表面能產(chǎn)生保護(hù)性的硫酸鐵膜層。當(dāng)溫度升高時(shí),硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕加快,其保護(hù)膜層被破壞,碳鋼就不耐腐蝕了。碳鋼還不適用于濃度為100~-102%的發(fā)煙硫酸,但又適應(yīng)于濃度超過102%的硫酸,溫度限度為60℃。稀硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕很大,當(dāng)硫酸濃度為47%左右時(shí),腐蝕率達(dá)到ZUI高值。當(dāng)硫酸濃度大于65%時(shí),碳鋼的腐蝕率顯著降低。但在65~80%這一段濃度中,ZUI好還是不使用碳鋼。
1.2  304和316不銹鋼
普通不銹鋼對(duì)硫酸的耐腐蝕性不好,又因?yàn)閮r(jià)格校高,所以用途有限。比如304(0Cr19Ni9)不銹鋼,僅能適用在非常稀(5%以下)或高濃度(90%以上)的硫酸中,適用溫度不應(yīng)超過50~70C。316(0Cr17Ni12Mo2)不銹鋼適用于濃度小于18%或者大于80%的硫酸中,溫度以40-80℃為宜。對(duì)于濃度在30-80%之間和高于常溫態(tài)的硫酸中,316不銹鋼不可使用。
1.3哈氏合金
哈氏合金適用于濃度小于****的硫酸,溫度可達(dá)70℃,硫酸濃度越低,使用溫度越高,25%以下的稀硫酸可用于沸點(diǎn)。
 
2.電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成
2.1傳感器
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線時(shí),在導(dǎo)體中就會(huì)有感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生,因此,當(dāng)導(dǎo)電的被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線方向流動(dòng)時(shí),在介質(zhì)流動(dòng)和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ex:
Ex=BDv×10-12            （1）
式中
B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,T
D為導(dǎo)管直徑,即導(dǎo)體垂直切割磁力線的長(zhǎng)度，cm;
 v為被測(cè)介質(zhì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度,cm/s
因體積流量qv(cm³/s)與流體速度v的關(guān)系為:
 qv=1/4D²vm             (2)
將式(2)代入(1)中,即得:
Ex=(4×10-12B/D)qv       (3)
其中D為定值,保持B不變,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與體積流量具有線性關(guān)系,據(jù)此可以測(cè)出流量。
2.2轉(zhuǎn)換器
電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器采用勵(lì)磁方式,使流量計(jì)具有優(yōu)越的零點(diǎn)穩(wěn)定性和測(cè)量精確度。轉(zhuǎn)換器向傳感器提供精確的雙向恒流驅(qū)動(dòng)電流,以驅(qū)動(dòng)傳感器勵(lì)磁線圈。本身工作頻率由單片機(jī)控制,不受電源頻率變化的影響。由傳感器測(cè)得的微弱感應(yīng)電勢(shì),輸入至轉(zhuǎn)化器的測(cè)量系統(tǒng),經(jīng)高輸入阻抗放大器放大、濾波和自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整及增益控制后,經(jīng)高性能、高精度信號(hào)轉(zhuǎn)換,將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
電磁流量計(jì)按其組裝方式分為分體型和一體型。一般情況下,當(dāng)測(cè)量點(diǎn)位于地下或者不易觀察、被測(cè)介質(zhì)液體電導(dǎo)率較低時(shí)選擇分體型:傳感器安裝在管道上,轉(zhuǎn)換器安裝在儀表室或人們易于接近的傳感器附近,傳感器和轉(zhuǎn)換器之間用電磁流量計(jì)專用電纜連接。當(dāng)測(cè)量點(diǎn)便于觀察、被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率較高時(shí)通常采用一體式電磁流量計(jì):傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起直接輸出直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),實(shí)際上成為電磁流量變送器。一體型縮短了傳感器和轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào)電纜和激磁線的連接長(zhǎng)度,并使之勿外接,隱蔽在儀表內(nèi)部,從而減少信號(hào)衰減和空間電磁波噪聲侵入。一體型和分體型相比較:后者取消了信號(hào)線和激磁線的布線,簡(jiǎn)化電氣連接,儀表價(jià)格和安裝費(fèi)用均有所降低。
 
3.用電磁流量計(jì)測(cè)量硫酸
電磁流量計(jì)使用前提是被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電的,
而硫酸(濃度5~99.4%)的電導(dǎo)率在2.1X10-1~-8.5X10-3(scm)之間,導(dǎo)電性能較好,因此選用電磁流量計(jì)來測(cè)量硫酸流量是非常合適的。電磁流量計(jì)電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素,在青海硫酸裝置中,硫酸的濃度主要在80%左右,因此電磁流量計(jì)的材料選擇如下:測(cè)量管材質(zhì)用316不銹鋼,法蘭用304不銹鋼,同時(shí)為了防止測(cè)量管被腐蝕并使其內(nèi)壁光滑,在整個(gè)測(cè)量管內(nèi)壁涂上絕緣襯里,其中電極采用哈氏合金。
 
4.電磁流量計(jì)安裝
4.1傳感器的安裝
為了使儀表可靠測(cè)量,安裝時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
(1)為使傳感器測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)始終充滿液體,傳感器可以安裝在U型管道的ZUI底部;
(2)直管段要求:前5D和后2D(D為管道直徑);
(3)避開震動(dòng)大、電磁干擾大、周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體的場(chǎng)合;
(4)保證測(cè)量管與工藝管道同軸。
 
4.2電氣連接
(1)確認(rèn)電纜型號(hào)后,按其規(guī)定進(jìn)行接線,接線應(yīng)正確、牢靠
(2)電纜盡量少剝線,如果必須時(shí)注意保護(hù)其絕緣層;
(3)電磁流量計(jì)應(yīng)有可靠的接地;
(4)傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的專用電纜長(zhǎng)度一般不超過100m。
 
5.硫酸裝置中其他儀表的選擇和使用
在青海硫酸裝置中,中、低濃度的硫酸比較少,大量存在的是接近成品質(zhì)量濃度的高濃度循環(huán)酸。從吸收塔、干燥塔,到酸冷卻器、循環(huán)槽,硫酸的工藝狀況通常是溫度45~75℃,濃度70-80%，在這種工況下,溫度測(cè)量應(yīng)有套管,如果不使用套管,保護(hù)管外應(yīng)有鍍層(PTFE),鍍層應(yīng)至法蘭密封面。壓力儀表的測(cè)量原件選用哈氏合金。液位計(jì)選用非接觸式雷達(dá)液位計(jì);如果有就地測(cè)量液位計(jì),則選擇帶金屬襯里。流量測(cè)量,shou選電磁流量計(jì),電磁式的電極和村里能滿足所有硫酸工況的需要。控制閥的防硫酸腐蝕可以選擇塑料襯里。
 
6.結(jié)束語
目前,在青海硫酸裝置中,選擇用電磁流量計(jì)測(cè)量硫酸的流量。電磁流量計(jì)是利用電磁感應(yīng)原理制成的流量測(cè)量?jī)x表,可用來測(cè)量導(dǎo)電率大于5us/cm的導(dǎo)電液體。變送器幾乎沒有壓力損失,內(nèi)部無活動(dòng)部件,用涂層或者襯里容易解決腐蝕性介質(zhì)對(duì)流量測(cè)量?jī)x表腐蝕的問題。電磁流量計(jì)流量檢測(cè)過程不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度及流動(dòng)狀態(tài)等變化的影響,沒有測(cè)量滯后的現(xiàn)象,具有測(cè)量精度高、量程比大(ZUI大可達(dá)1000:1)等優(yōu)點(diǎn),相信在青海硫酸項(xiàng)目中能得到很好的應(yīng)用,同時(shí)相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)量硫酸流量,對(duì)提高安全生產(chǎn)和產(chǎn)品收率都是十分有效的。
 
 

上一條：電磁流量計(jì)在應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)和不足之處
下一條：如何做好電磁流量計(jì)防水措施？


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