电磁流量计 雷达物位计 超声波流量计
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  电磁流量计
 

一、给排水
1、供水行业
   我国供水行业在上世纪 70/80 年代以前,由于公用事业制水厂、管网、销售分配同属一个企业,流量仪表应用局限于制水厂内部过程控制(如净水过程中原水 / 凝聚剂配比流量控制和终端用户耗水收费计量,只有少数制水厂设置出厂成品水计量仪表。随着为提高效益,控制管网漏损,供水业实施产销分离,即制水厂生产和 管网配售两独立企业间,需要增装交接核算计量流量仪表;此外,水厂从江河汲水由无偿到需向国家我付水资源费,也需增装流量仪表。因此供水业大口径交接核算仪表需量大增。 中国城镇供水协会设备工作委员会于 2002/2003 年间,调查国内 46 家大中城市供水企业所装用流量仪表的品种组成(不包括叶轮式水表),在 46 家企业 1900 台流量仪表中用得最多的是电磁流量计,占 61.9% ,其次是超声流量计为 26.6% ,插入式流量计为 9.7% ,文丘里管流量计仅 1.8%. 与《城市供水 2000 年技术发展规划》中 1991 年调查制水厂出厂水用流量计相比,电磁流量计增加许多( 1991 年为 55% ),插入式则减少很多( 1991 年为 20% )。
   国内供水企业对所用流量仪表诸品种长期运行实践认为:电磁流量计性能好,精确度高,技术成熟,为多数企业认可,虽价格较高,今后还会较多采用。
   电磁流量计主要用于水厂出厂成品水和向国家交纳水资源费的原水交接计量,对流量计的精度要求较高。在水厂内部用于工序间的流量测量与控制,如原水和凝聚液的配比。
   近年来,随着国内供水行业自动化技术水平不断提高以及贸易结算计量的要求,电磁流量计得到了越来越普遍的应用和推广,特别是在供水行业中电磁流量计应用已经得到了广泛的认可。目前在自来水公司中所普遍采用的水处理工艺原理流程框图如下:

    基于电磁流量计的测量原理及测量特点,目前已成为供水行业广泛应用的产品。到目前为止,自来水公司使用了电磁流量计主要用于水厂原水的贸易计量、加矾计量、反冲洗水量计量、出水泵房单 管计量、厂用水计量以及出厂水总管贸易计量。还有区域公司的管网连接边界用于相互馈水的贸易计量。由于水质腐蚀性和磨损性都不强,除了原水选用刮刀式电极和加矾计量选用白金电极外,一般选用橡胶衬里和不锈钢电极即达到测量要求。
2、 污水处理行业
  电磁流量计主要用于污水处理厂接收污水和各企业向自然界排放水的收费计量以及污水治理过程中的流量测量和控制,一般对精度要求不高。
  随着中国工业化进程的加速,环境污染问题日益严重,社会对可持续发展的呼声也越来越高,人与自然和谐共生的理念为人们所接受,对各种污染的治理更为紧迫。因为在污水处理工艺中, 需要对排放污水、添加剂、污泥等进行计量和控制,所以流量测量非常重要。污水处理工艺主要是通过生物氧化,絮凝,沉淀等工艺达到污水净化的目的,在每个阶段都需要一定的量计来进行测量。
  在污水处理工艺中,需根据工艺要求,配置对应的检测仪表,构成可靠的控制系统。在以下工艺检测流程中配备了流量计:(1)进水管;(2)初沉池到贮泥池泥量检测;(3)污泥泵房剩余、污泥流量检测;(4)污泥泵房回流污泥流量检测 ;(5)二沉池配水井的出水流量检测;(6)消化池进泥量检测;(7)消化池出泥量检测;(8)絮凝池药剂进量检测等等。
  随着中国工业化进程的加速,环境污染问题日益严重,社会对可持续发展的呼声也越来越高,人与自然和谐共生的理念为人们所接受,对各种污染的治理更为紧迫。因为在污水处理工艺中,需要对排放污水、添加剂、污泥等进行计量和控制,所以流量测量非常重要,这无疑为电磁流量计的应用提供了广阔的空间。
 


二、 冶金行业
    电磁流量计在冶金行业常用于连续铸钢、连续轧钢、炼钢电炉冷却水温度的流量控制。高炉风口保护冷却水泄漏监测是比较风口进水端与出水端流量,若出现差值,即予报警,要求测量准确和可靠。在有色金属业的练铜和湿法冶锌过程中 ,常用于测矿浆液流量。
                                     
    冶金行业流量测量结果多半用于过程监视与控制,精确度要求不高,但稳定性、可靠性要求高。
    常见的应用如下图:
           
三、 造纸行业
  在造纸业的制浆过程中,电磁流量计参与打磨浆、水、酸、碱的流量的测量;在抄纸间用于对各浆池的流入量和流出量的测量,参与多种浆料配浆比过程;在漂白工段用于对添加剂、分散剂和漂白剂的测量与控制。
  造纸行业中液体的计量大多数采用了电磁流量计。国内的大中型造纸企业也已逐步地开始完成了 电磁流量计替代传统的差压流量仪表的过程,同时向制造商提出了更高的使用和计量性能要求,从而又促进了电磁流量计的技术进步。目前一家35万吨规模的造纸厂,电磁流量计使用已达到400台。
通常造纸的生产主流程如下图所示:

    除主流程外,近年来随着环保法规越来越严格,多数造纸企业都建有废液处理工艺。调查发现电磁流量计在造纸厂中几乎所有的工段都有使用。
1、备料过程
  备料工段主要任务是将不同的原料制成浆料。电磁流量计在制浆过程中主要是参与对打磨浆、水和酸或碱的流量测量 。一般经过机械打磨后浆料的温度要达到 80℃。当以木材或草料等材料作为原料制浆时往往还要经过蒸煮工艺。由于蒸煮液为碱如Ca(OH)2或Na0H溶液,浆液均呈碱性,所以电磁流量计多采用耐高温的聚四氟乙烯衬里和分体型的结构式。在电极材料的选择上要考虑选耐腐蚀性强的材质。碱性浆料一般选用哈氏合金Hc、钛材Ti等材质,切不可选用钽电极;而如果测量酸性浆液时,要求不高的话也可选耐酸钢316SS。
   通常国内也有不少企业采用废纸制浆,即将废纸打浆后再进行洗涤漂白处理,这里电磁流量计主要用于测量参与打浆后的加水流量。水大多为附近的江河水稍加处理后就参与运行,所以水质较差,但没有腐蚀性,电磁流量计采用常规的橡胶衬里和不锈钢电极即可;而对参与脱墨过程的脱墨剂(常见的脱墨剂有Na0H、Na2SiO3、Na2O2或H2O2)测量时,电磁流量计的电极和衬里的选择就要慎重。以典型的35吨规模纸厂为例,备料过程中的电磁流量计使用数量较多,大致在50-60套之间。
2、筛选漂白工段
  单以使用的数量排序,筛选洗涤工段应属第一。以典型规模35万吨纸厂为例,这两个工段的电磁流量计使用数量要达到250套左右。
  电磁流量计使用在从各备料车间进入抄纸车间的各浆池的流入量和从各浆池流出配浆池的流量测量点,共有五种浆料(化浆、脱墨浆、CTMP、机浆、损液浆)参与配浆过程。这里机浆和CTMP浆的温度高达50-80℃,流量计衬里材料应考虑选用PFA或PTEE。
  在浆液配比过程中各厂家为得到不同质量的纸张,采用不同的浆液配比浓度。但往往由于一种浆料的细微超差而导致成品不合格,从而造成了更大的物料和经济 损失。所以各生产厂对这一环节都非常重视,在每一根参加配比的管线中都装有电磁流量计测量流入配浆总管的瞬时和总量流量,同时还在配浆管的下端部安装在线 浓度计以检测配浆效果。如果一旦预定的浓度有偏差,立即调节阀门的开度以调整相应的浆料流量。这不但要求电磁流量计精度高,同时要求良好的重复性和动态响应性。在上述场合,电磁流量计的口径一般在DN50-DN150之间。
  配浆后的筛选过程即为习称的抄纸过程。在这一过程中纸浆浓度常影响流量测量。我们发现浓度大于3%的纸浆在用常规的低频方波励磁频率(如25Hz)或双频励磁以改善晃动现象。以DN300的电磁流量计测量浓度3.5%的瓦楞板纸为例,用常规的1/32工频时,瞬时流量的晃动量高达10.7%,当选用频率可更改的电磁流量计将其励磁频率改动到1/2工频时,晃动量即改善到1.9%,效果十分明显。在抄纸工段,由于配浆、抄纸过程中需要对冷却水、明矾和滑石粉等作流量监测,所以其使用数量在造纸厂中最多,在本例中达到200套左右。


  为保证纸张的白度均匀细致,要添加不同的添加剂、分散剂和漂白剂。与食品工业中添加剂的使用情况一样,这些添加液的流量小,腐蚀性强,所以绝大多数都 选用PTEE衬里和PFA衬里。因为H2O2的强氧化性,所以经常被造纸厂选作漂白剂,但H2O2对金属材料的腐蚀性特别强。出于防腐的考虑,工程师们很喜欢选用Pt作为电极材料。但实际使用的情况证明 ,当过程压力小于0.3MPa时,Pt电极会同H2O2发生反应,会在电极表面形成一层气雾,我们称其为触媒反应。这时输出信号会有很大波动。但选用钽(Ta)电极就没有上述问题了。如果我们在换用NaOH溶液时选用了钽电极,那么情况就不那么乐观了,因为 碱液会使钽电极产生表面效应。实验室的数据表明,钽电极在测量一般的水时其零点的变动也要超过其他电极数十倍。小口径电磁流量计安装时要特别注意同心度。在上例中采用DN10的小口径电磁流量计测量这些添加剂均可以获得较理想的效果。在国外的造纸生产线上,这些场合也有不少选用科里奥利质量流量计的实例。
  经过多年实践,电磁流量计在造纸领域普遍选用的是PTFE或其他氟塑料衬里:电极则依照不同的液体性质分别选择。在造纸行业中使用的数千套电磁流量计的统计超过85%选用了PTFE,实际效果令人满意。虽然在国外造纸厂中某些重要的小流量计量一部分采用了得里奥利质量流量计,但电磁还是占着造纸行业液体计量的主导地位。绝大多数的使用问题出现在初期的选型和不当安装。如电极或衬里材料的不匹配等以及如不满管、直管段长度不够、小口径安装时的不同心度等,这些常是电磁流量计未能正常运行的主要因素。造纸厂用电磁流量计常用衬里和电极材料推荐表


 

工艺

所用衬里

电极材料

备注

备料制浆

机浆
CTMP浆
化学浆
脱墨浆

PTFE
PFA
AL2O3

0Cr18Ni12MO2
Ti、Hc、Ta、Pt

一般选用0Cr18Ni12MO2Ti即可符合绝大部分的使用条件,但对化学浆和脱墨浆中的化学制剂的计量时所选用电极需个别对待,详细情况见上文。

蒸煮、洗涤

PTFE、PFA、AL2O3

0Cr18Ni12MO2
Ti、Hc、Ta、Pt

-

筛选

PTFE、PFA

0Cr18Ni12MO2
Ti、Hc

-

漂白

PTFE、PEA

Hc、Ti、Ta、Pt

-

四、化工、石化行业
    在化工行业,流量计量不准确会造成化学成分分配比失调,无法保证产品质量,严重的还会发生生产安全事故。在石油工业生产中,从石油的开采、运输、炼冶加工直至贸易销售,流量计量贯穿于全过程中,任何一个环节都离不开流量计量。否则将无法保证石油工业的正常生产和贸易交往。
    在电磁流量计所测量的介质中,石油化工行业的要求最为苛刻而且复杂。电磁流量计经常被要求测定带腐蚀性的酸、碱、 盐和导电的有机溶液,如制碱工程的盐酸、硫酸等酸液和氢氧化钠等碱液。 而且流量参数作为整个生产控制系统中的重要测量参数,必须同时具备准确、重复性等特性。另外,有些场合需要使用防爆型。
五、食品、医药行业
    在国外食品饮料业中电磁流量计的应用占有很大份额,但在国内应用尚不普及,唯有啤酒业生产过程和饮料业灌装已有一些用量。PFA和PTFE衬里特别为食品卫生制造,光滑的PFA 衬里杜绝了任何细菌滋长的可能性,啤酒生产过程中大量采用了电磁流量计用于啤酒生产的各个工段。
    在制药行业,主要是小口径及微小口径电磁流量计,用于制药过程快速、精确控制与计量。
六、 其它行业
    在煤炭工业的洗煤和管道水力输送水煤浆业中,电磁流量计已有成熟的使用经验。
    在石油等地质勘探或开采过程中,电磁流量计常在固井工序用来测量水泥浆灌注量。油井高压注水专用的高压(压力常为30-40 MPa,甚至高达100MPa)电磁流量计。
    在电力工业生产中,对液体介质流量的测量和调节占有重要地位。流量计量的准确与否不仅对保证发电厂在最佳参数下运行具有很大的经济意义,而且随着高温高压大容量机组的发展,流量测量已成为保证发电厂安全运行的重要环节。如大容量锅炉瞬时给水流量中断或减少,都可能造成严重的干锅或爆管事故。这就要求流量测量装置不但应做到准确计量,而且要及时地发出报警信号,而这些工作电磁流量计都可以完成。
 
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