电磁流量计在烧碱中的应用

氯碱烧碱生产过程中的液体介质多为腐蚀性较强电解质，如盐水、盐酸、烧碱、次氯酸钠等；这种强腐蚀性生产工艺环境及电磁流量计抗腐蚀方面的优点，决定了电磁流量计在氯碱烧碱工序中正被广泛地应用。为实现流量的准确、可靠测量，节约投资成本，电磁流量计的正确选型显得尤为重要。下面，作者就氯碱烧碱生产过程中电磁流量计设计选型及应用方面的体会和经验作些总结。

 

二、电磁流量计的工作原理

电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律：即导体介质在磁场介质中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。如图1所示，导电介质在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”，其感应电势E为：E=KBVD式中：E---感应电动势（与流速成正比）；K---比例常数；B---磁场强度（线圈电感）；V---测量管内介质的平均流速；D---电极间距（测量管的内径）

测量流量时，其感应电势通过二个与介质直接接触的测量电极检测出来，并通过电缆送至转换器进行智能化处理，然后在LCD上显示或转换成标准信号4～20mA和0～1kHz输出。

 

图一 电磁流量计工作原理图

 

三、流量计口径的确定

电磁流量计能够测量较宽流量(流速)范围的流体，通常为流速0.3～10.0m/s；流量计的口径一般等于工艺管道口径，亦可小于或大于工艺管道口径。流量计口径的确定主要是根据工艺上的体积流量，结合工艺管道的尺寸，兼顾测量准确性、经济性和耐用性方面考虑，选择合适的流量计口径，使通过传感器的流体平均流速在合适的范围内，推荐使用的流速范围一般为1.0～5.0m/s。在这个范围内，流量计测量精度高、线性好、压损小，介质对流量计衬里和电极的磨损也相对较小些。此外，对于含有固体悬浮颗粒的流体介质，推荐使用的流速范围为1.0～3.0m/s，这样有助于避免流速过高造成固体悬浮颗粒对流量计衬里和电极的过快磨损，延长使用寿命，如盐泥流量；而对于易结晶、黏度稍大或有沉积物的流体介质，可适当地提高流速，推荐使用的流速范围为3.0～5.0m/s，这样有助于测量电极的自清洁、防止电极粘附，如50%烧碱流量。

流速、流量与口径三者关系如下式：V=354Q/D2

式中：V---流速，m/s；Q---流量，m3/h；D---口径，mm。

例如，在烧碱电解工序中，进电解槽的盐水流量计量程为0～50m3/h，工艺管道口径为DN100；当电磁流量计的口径分别选择DN100和DN80时，根据上述公式计算，盐水的流速分别为1.77m/s和2.76m/s；计算结果均在推荐使用的流速范围，但从经济性方面考虑，选择DN80口径的流量计要比选择DN100口径的流量计可节约1/4～1/5的投资成本，此时，应该选用DN80口径的流量计。

 

四、流量计测量电极、衬里材料的选型及应用<

1、测量电极材料的选型及应用

电磁流量计的测量电极是与工艺介质直接接触的较少金属材料，其作用是与导线连接将测量管中产生的微弱感应电动势传输到转换器中的检测单元。由于电磁流量计的电极部分处于工作磁场中，为防止磁力线在电极上集中，电极材料必须使用非导磁的金属材料；并根据工况介质对金属材料的腐蚀速率（mm/a，即每年被腐蚀掉的金属厚度）来确定不同的工况介质选择不同的金属材料。下面通过图表一的方式介绍在氯碱烧碱工序中常用的几种电极材料及其使用范围。

 

2、测量管衬里材料的选型及应用

电磁流量计正常工作的基本条件之一，是测量管内壁除电极处外，其它地方的法向电流为零。为满足这一条件，好简单的方法是将导电的金属测量管内壁和法兰端面衬以绝缘衬里。通俗地讲，用绝缘衬里的目的是防止感应信号电压被金属管短路，可见绝缘衬里在电磁流量计应用中的作用十分重要。由于被测导电介质的流体种类繁多，它们的物理化学特性也不尽相同，不可能用一种绝缘材料的衬里来满足所有应用电磁流量计的测量流体介质的物理化学特性要求；因此，在衬里材料的选型上，应重点考虑测量介质对衬里的耐温度、热冲击、高压、负压、磨损、腐蚀、粘结、附着等方面的要求。下面通过图表二的方式介绍常见的电磁流量计测量管衬里材料的主要性能特点及适用范围。