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電磁流量計在硫酸生产计量装置中的成功应用
硫酸是一種被廣泛應用在國民經濟的各個領域的化工原料。但是由于各種濃度的硫酸都具有不同的腐蝕性,因此其流量測量儀表及其材料的選擇都比較特殊。
 
1、測量硫酸介質儀表材料的選擇
常用在儀表上的材質大約有20多種,而用在硫酸測量上的儀表材質須具有耐硫酸特性。硫酸是強氧化性酸,對金屬的腐蝕主要是金屬的氧化反應,影響硫酸腐蝕的主要因素是溫度和濃度。硫酸腐蝕的一個特征就是高濃度與低濃度硫酸腐蝕性顯著不同,高溫和低溫狀態下也差別很大。
1.1碳鋼
作爲ZUI廉價的鋼材一一碳鋼,被廣泛應用在儀表本體中,雖然碳鋼在一定條件下耐硫酸腐蝕,但耐腐蝕性能並不佳,並且耐硫酸環境下大氣對碳鋼也有腐蝕。碳鋼大量應用于濃度爲80%~100%的硫酸,溫度可達60~80℃。碳鋼在這一濃度和溫度範圍的硫酸中,表面能産生保護性的硫酸鐵膜層川。當溫度升高時,硫酸對碳鋼的腐蝕加快,其保護膜層被破壞,碳鋼就不耐腐蝕了。碳鋼還不適用于濃度爲100%~102%的發煙硫酸,但又適應于濃度超過102%的硫酸溫度限度爲60℃。稀硫酸對碳鋼的腐蝕很大,當硫酸濃度爲47%左右時,腐蝕率達到ZUI高值。當硫酸濃度大于65%時,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不锈钢
普通不鏽鋼對硫酸的耐腐蝕性不好,又因爲價格較高,所以用途有限。比如304不鏽鋼,僅能適用在非常稀(5%以下)或高濃度(90%以上)的硫酸中,適用溫度不應超過50~70C。316不鏽鋼適用于濃度小于18%或者大于80%的硫酸中,溫度以40~80℃爲宜。對于濃度在30%~80%之間和高于常溫態的硫酸中,316不鏽鋼不可使用。
1.3哈氏合金
哈氏合金適用于濃度小于100%的硫酸,溫度可達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
2、電磁流量計結構原理
電磁流量計由传感器和转换器两部分组成
2.1傳感器
根據法拉第電磁感應定律,導體在磁場中切割磁力線時,在導體中就會有感應電勢産生,因此,當導電的被測介質垂直于磁力線方向流動時,在介質流動和磁力線都垂直的方向上産生個感應電動勢Ex:
Ex=BDv×10的-12       (1)
式中:B一磁感應強度,T;
D一導管直徑,即導體垂直切割磁力線的長度,cm;
v一被測介質在磁場中運動的速度,cm/s
因體積流量Qv(cm3/S)與流體速度z的關系爲:
Qv=1/4D2v      (2)
將式(2)代入(1)中,即得
Ex=(4×10的-12*B/D)Qv       (3)
其中D爲定值,保持B不變,感應電動勢與體積流量具有線性關系,據此可以測出流量。
2.2轉換器
電磁流量計的轉換器采用勵磁方式,使流量計具有優越的零點穩定性和測量准確度。轉換器向傳感器提供准確的雙向恒流驅動電流,以驅動傳感器勵磁線圈。本身工作頻率由單片機控制,不受電源頻率變化的影響。由傳感器測得的微弱感應電勢,輸入至轉化器的測量系統,經高輸入阻抗放大器放大、濾波和自動零點調整及增益控制後,經高性能、高精度信號轉換,將模擬信號轉換爲數字量。
電磁流量計按其组装方式分为分体型和一体型。一般情况下,当测量点位于地下或者不易观察、被测介质液体电导率较低时选择分体型:传感器安裝在管道上,转换器安裝在仪表室或人们易于接近的传感器附近,传感器和转换器之间用電磁流量計专用电缆连接。当测量点便于观察、被测介质电导率较高时通常采用一体式電磁流量計:传感器和转换器组装在一起直接输出直流电流标准信号,实际上成为电磁流量变送器。体型缩短了传感器和转换器之间的信号电缆和激磁线的连接长度,并使之勿外接,隐蔽在仪表内部,从而减少信号衰减和空间电磁波噪声侵入。一体型和分体型相比较:后者取消了信号线和激磁线的布线,简化电气连接,仪表价格和安裝费用均有所降低。
 
3、用電磁流量計测量硫酸
電磁流量計使用前提是被测介质须是导电的,而硫酸(浓度5%~99.4%)的电导率在8.5×103(s/cm),导电性能较好,因此选用電磁流量計来测量硫酸流量是非常合适的。電磁流量計电极的耐腐蚀性是选择材料的重要因素,因材在青海硫酸裝置中,硫酸的浓度主要在80%左右,因此電磁流量計的材料选择如下:测量管材质用316不锈钢,法兰用304不锈钢,同时为了防止测量管被腐蚀并使其内壁光滑,在整个测量管内壁涂上绝缘衬里,其中电JI采用哈氏合金。
 
4、電磁流量計安裝
4.1传感器的安裝
为了使仪表可靠测量,安裝时要注意以下几点
(1)为使传感器测量导管内始终充满液体,传感器可以安裝在U型管道的ZUI底部
(2)直管段要求:前5D和後2D(D爲管道直徑);
(3)避開震動大、電磁幹擾大、周圍環境有高濃度腐蝕性氣體的場合;
(4)保證測量管與工藝管道同軸。
4.2電氣連接
(1)確認電纜型號後,按其規定進行接線接線應正確、牢靠;
(2)電纜盡量少剝線,如果須時注意保護其絕緣層;
(3)電磁流量計应有可靠的接地
(4)傳感器與轉換器之間的專用電纜長度一般不超過100m。
 
5、硫酸裝置中其他儀表的選擇和使用
在硫酸裝置中,中、低濃度的硫酸比較少,大量存在的是接近成品質量濃度的高濃度循環酸。從吸收塔、幹燥塔,到酸冷卻器、循環槽,硫酸的工藝狀況通常是:溫度45~75℃,濃度70%~80%。在這種工況下,溫度測量應有套管,如果不使用套管,保護管外應有鍍層(PTFE),鍍層應至法蘭密封面。壓力儀表的測量原件選用哈氏合金。液位計選用非接觸式雷達液位計;如果有就地測量液位計,則選擇帶金屬襯裏。硫酸流量測量選電磁流量計,電磁式的電JI和襯裏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裏。
 
 
6、結束語
目前,在硫酸裝置中,選擇用電磁流量計测量硫酸的流量。電磁流量計是利用电磁感应原理制成的流量测量仪表,可用来测量导电率大于5uScm的导电液体。变送器几乎没有压力损失,内部无活动部件,用涂层或者衬里容易解决腐蚀性介质对流量测量仪表腐蚀的问题。電磁流量計流量检测过程不受被测介质的温度、压力、密度、粘度及流动状态等变化的影响,没有测量滞后的现象,具有测量精度高、量程比大(ZUI大可达1000:1)等优点,相信在青海硫酸项目中能得到很好的应用,同时相对准确的测量硫酸流量,对提高安全生产和产品收率都是十分有效的。