现场分流支管道中电磁流量计的运用

一、简介

　　瑞典卡米尔AB公司引进福建青州造纸厂1.5×105t天然木浆项目年产量。大多数纸浆生产线的现场流量测量仪器都使用电磁流量计。

　　经过四年的生产运作，在连续蒸汽系统中，由于恶劣的工作环境条件（压力1200 kPa，温度160°C，介质腐蚀等），进口电磁流量计监控连续蒸煮和传输循环流量。 ），导致电磁流量传感器衬里聚四氟乙烯的损坏导致转移循环仪不能运行，而工艺人员只能按经验操作。当流速低于某一值时，很容易导致输送管道堵塞，导致整条生产线停工。本文结合我厂仪器的本地化建设，探讨了国产小口径电磁流量计在支管中的应用。

二、解决方案

　　由于进口电磁流量计价格昂贵，到货周期长，国内同口径电磁流量计的技术指标不能满足特定工作环境的要求;根据故障技术分析，原装进口电磁流量计（正常运行时间不满意）两年）也因无法适应特定环境的检查而受损。为了尽快解决生产问题，我们采用了小口径电磁流量计测量支管的流量，解决了国产电磁流量计不能同时满足高温，高压，耐腐蚀，大直径的技术要求。

　　电磁流量计的测量原理基于法拉第电磁感应定律。也就是说，当导电液体在磁场中作为切割磁力线移动时，在导体中产生感应电压，并且感应电压为：

U = kB`nD

在公式：

k ---米常数;

B ---磁感应强度;

`n ---测量管道横截面的平均流速;

D ---测量管的内径。

　　当测量流速时（图1），流体流过垂直于流动方向的磁场，导电流体的流动引起与平均流速（即体积流速）成比例的电压（因此）要求测量的流动液体具有最小值。导电电压由两个电极检测，这两个电极与液体直接接触并通过电缆传输到放大器，然后转换成均匀的输出信号。

电磁流量计工作原理图

　　众所周知，在正常运行过程中，原始转移周期的设定流量为0到QTL / s（下标1表示主管，下标2表示支管，下标T表示主管），相应的输出标准信号为4至20 mADC。在发送到DCS（分布式控制系统）后，信号在操作监视器上显示为0到QTL / s。如果设计的支管中最大流量Q2和主流量Q1的总和是转移循环主管的最大流量QTL / s，则可以通过设置支管的范围来设定相应的输出电磁流量计为0至QTL / s。标准信号也是4~20mADC。在DCS操作后，操作监视器上显示的流量范围仍为0~QTL / s，这不会影响技术人员的正常操作（图2）。

三、管道设计和仪器选择

电磁流量计信号转换图

　　虽然流量控制阀没有安装在平行线的主管上，但请参考并联线的工作流量特性：

X = Q全开/ Qmax

在公式：

Q完全打开 - 主控阀完全打开的流量;

Qmax-过程歧管流体通过的最大流量。

　　假设主管配备常开流量控制阀。系数X值主要反映理想流动特性的失真严重程度。理想的流动特性主要是指当阀门的前后压力差恒定时，流体通过阀门的流动。量与开度之间的关系，理想的流动特性主要取决于阀芯的形状，分为线性，对数，快开和抛物线。目前，由过程歧管使用的流量控制阀的理想流量特性是对数的，因为它与转换器输出信号与受控变量（流量）Q和负载（生产）变化成比例有关。当X = 1时，即旁通阀完全关闭，控制阀的工作流量特性与理想的流量特性相同。随着X值的减小，虽然控制阀本身的流量特性曲线没有变化，但管道系统的可控比率将大大降低，泄漏量也会增加;另外，实际系统同时总是受到串联管道电阻的影响。阀门上的压力差随着流量的增加而减小，这进一步降低了系统的可控比率。即使没有控制，导致控制阀实际调节的变化流量范围甚至更小。因此，控制阀与管道并联连接。这种操作模式不好（注意：我只假设实际的流量控制阀安装在过程歧管上）。在设计中，X值不应低于0.8，也就是说，旁通流量只能占总流量的10％。

　　已知处理主管的内径dT为300mm，并且在正常操作期间由传送循环设定的最大流量QT为260L。/ s，可以获得正常流量VT。

总管流量：

　　考虑到当前的工艺能力仅为80％左右，并且有预期扩大生产等因素，假设在未来的正常运行中，支管的最大流量Q2为5L / s，流速为 V2为3m / s。 对于：

　　选择直径为58×4.0mm的无缝钢管作为支管。 参考电磁流量计选择的设计信息，最后选择分体式电磁流量计，传感器型号为AE205G-CS2-ESJ / ECG（DN50PN25Tmax = 180°C陶瓷衬里），并使用支管测量流量。 图3。

四、核定量

　　由于电磁流量转换器种类繁多，新项目刚刚启动，流量处于低水平状态。项目启动时，管道中的流量处于高位状态。只要仪器的满量程在现场改变，就可以进行调整。需要更换仪表。因此，要设置分支电磁流量计的范围，必须知道通过支管的流量V2，V2是未知的，但我们知道并联管道受质量平衡和能量平衡原理的影响，并且由分支机构。流动阻力（内部摩擦力）必须等于这种条件的约束条件，即：

　　Σhf1=Σhf2= ... =Σhfn=Σhf（1）

　　因此，主管和支管的摩擦阻力必须遵守公式（1）的规律，即：

　　Σhf1=Σhf2或

在公式：

Hf-当1kg流体流动时克服摩擦阻力所损失的能量，J / kg;

L，Le ---直管的长度和管的等效长度，m;

V ---速度，m / s;

d ---圆管的内径，m;

λ---摩擦系数，无尺寸。

　　已知主管直径d1为300mm的钢管在3000℃下输送156℃的蒸煮液主线上的mm长度与内径d2为50mm的钢管并联，配有电磁流量计和两个45°弯头。选择45°弯头的目的是为了防止支管在主流量过高时产生反向循环。或者当流量过低时，支管可能没有流量，截止阀为2（设置手动旁通截止阀的主要目的是在电磁流量计故障时切断旁路） ，以促进维护并确保过程继续进行）。发现在管道中输送的蒸煮液（主要是再循环的黑液）具有1088kg / m 3的密度ρ和0.003Pa·s的粘度μ。

根据质量守恒定律QT = Q1 + Q2，那么

总流量：QT =（π/ 4）d12v1 +（π/ 4）d22v2

260×10-3 =（3.14 / 4）×0.32v1 +（3.14 / 4）×0.052v

支管中的流量：v2 = 132.48-36v1（3）

电磁流量计分流和支管设计

　　取管壁粗糙度ε1= 0.3mm（旧管），ε2= 0.1mm（新管），因此可以通过相对粗糙度ε/ d和雷诺数Re检测λ，但是当你检查λ时，你必须得到v的值，所以你不能检查λ的值。在这种情况下，您可以使用反复试验计算方法：根据实际经验，可以在管道中常用的速度范围内计算合适的流量，以便可以计算Re值。然后，根据摩擦系数与Re数和相对粗糙度之间的关系求出λ，并且通过等式（2）计算Σhf，首先计算Σhf2作为参考值，最后，根据等式（3）和（2）计算Σhf1，如果计算Σhf1=Σhf2，则表示设定的v值合适，否则，再次设定v值，重复上述计算，直到计算出的Σhf1 =Σhf2。

假设v2 = 0.32m / s，由等式（3）计算

V1 =（132.48-V2）/36=3.67（米/秒）

根据Re =dvρ/μ，找到：

RE1 =（0.3×3.67×1088）÷0.003 = 399296

RE2 =（0.05×0.32×1088）÷0.003 = 5803

主管和支管的相对粗糙度为：

Ε1/ D1 = 0.3 / 300 = 0.001

Ε2/ D2 = 0.1 / 50 = 0.002

因此，发现λ1= 0。0206，λ2= 0.0386。

　　在下一步中计算阀门和管件的等效长度。由于主管和支管的Re值都大于4000，所以流动模式都是湍流，可以从管件和阀门的阻力系数和等效长度数据表中找到：

45°弯头0.85m

完全打开截止阀15m

总等效长度ΣLei= 0.85×2 + 15×2 = 31.7（m）

直管长3m

传感器测量管的测量系数为ξ2= 0.02（由制造商提供），因此：

　　　= 1.39（J / kg）

从计算结果可知Σhf1≈Σhf2，因此适合选择分支流量v2 = 0.32 m / s。

根据Q =（π÷4）d2v，找到：支管流量：

Q2 =（3.14÷4）×0.052×0.32×1000 = 0.628（L / s）的

因此，支流的范围应设定为0~0.628L / s。

最后，通过对不同生产率下流量控制的比较，监测仪显示的流量与实际流量变化趋势一致，表明分支流量范围的验证是理想的。

五、保护措施

　　为了延长电磁流量计的使用寿命，支管中的流体温度降低20至30℃。虽然这会导致流体的粘度和密度发生一定的变化，但它会对流速，但在实际流量测量中这种影响很小。可以忽略。当冷却的流体被引入歧管时，也可以忽略对工艺参数的影响。由于我们的工厂采用清洁生产工艺，冷却水可以回收再利用，因此日常冷却成本非常低。支管中的流体温度降低20至30°C，大大改善了电磁流量计的工作环境。因此，在安装电磁流量计时，我们在前直管段上放置一根直径为100mm的管子，制成一个单向套管换热器（图3），这样可以延长电磁流量计的使用寿命。

六、结论

　　由于进口设备和仪表价格高，交货期长，我厂在制浆系统完成后，一直在积极寻找进口设备和仪表的国内替代产品，走本土化之路。考虑到价格，对于大直径电磁流量计，直径越大，价格越高。使用小直径陶瓷衬里的电磁流量计不仅可以使仪器在更好的工作条件下运行，而且还可以大大降低仪器的投资成本（例如，这种转换的资本投入仅为1/8）最初的计划）。

本文电磁流量计，由金湖县华升计量仪器有限公司为您提供，转载请注明出处！！