电磁流量计在德士古气化炉中的应用
电磁流量计在德士古气化炉中的应用
摘要：介绍了电磁流量计的工作原理，分析了电磁流量计的组成结构及各部分的主要作用，介绍了电磁流量计的选型要求，安装要求，以及科
隆电磁流量计在德士古气化炉中的使用情况。
关键词：德士古气化炉；水煤浆；衬里；信号噪音；电极
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小，可测流量范围大。流量与最小流量的比值一般为 20：1以上，适用的工业管径范围宽，口径可达 3m，输出信号和被测流量成线性，精确度较高，可测量电导率 ≥1μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆的导电流体流量。目前的煤化工行业中德士古气化炉中的煤浆流量计大部分设计和选型中都采用的是电磁流量计，但实际使用效果差异很大，这一问题一直是煤化工行业专业人员讨论的难题。
1水煤浆电磁流量计的工作原理
由于水煤浆特殊的物理特性，使其测量难度很大。它含有 60%以上的极细的煤固体颗粒，再加上辅助添加剂，在高压工况下，其动力粘度高达 800~1500mPa.s,介质对衬里的挤压和对电极的冲刷环境要求电磁流量计传感器的衬里与测量导管的附着性能以及电极的抗噪音和防渗漏性能有着很高的要求，而且水煤浆是非牛顿流体，设计管道流速很低，在 1.0m/s左右，而且又有腐蚀性。经多年煤化工装置的运行比较的经验证明，采用煤浆电磁流量计测量水煤浆流量是目前可靠的方式。
电磁流量计测量的基本原理是法拉第电磁感应原理。导体在磁场中作相对运动感应出电动势由 Ex=kBDv计算。感应电势 E的大小正比于导体的运行速度 v、导体宽度 D及磁场强度 B。电磁流量计两个测量电极间的距离是由流动介质形成的导体宽度 D，置于管道两侧的电磁线圈通电后产生电磁场，强度为 B。当被测的导电流体以平均流速 v通过磁场时，电极感应出一定的电动势 E。转换器将所测的电动势 E转换成 4-20mA标准信号传送至控制室。
2电磁流量计的结构及各部分的作用
电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。
磁路系统：其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用磁铁来实现，其优点是结构比较简单，受交流磁场的干扰较小，但它易使通过测量导管内的电解质液体极化，使正电极被负离子包围，负电极被正离子包围，即电极的极化现象，并导致两电极之产蝗内阻增大，因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时，磁铁相应也很大，笨重且不经济，所以电磁流量计一般采用交变磁场。
测量导管：其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路，测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成，可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。
电极：其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成，且被要求与衬里齐平，以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度，而在水煤浆场合，由于高压煤浆对电极的冲刷会产生信号噪音，通常有技术经验的制造厂会采用低噪音电极来降低冲刷噪音。
外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。
衬里：在测量导管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是防止感应电势被金属测量导管管壁短路，并可适应测量导管的抗腐蚀性和耐磨性。在水煤浆场合衬里材料多为耐腐蚀、耐磨的工程橡胶和聚四氟乙烯塑料（ PTFE）。
转换器：由液体流动产生的感应电势信号十分微弱，受各种干扰因素的影响很大，转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号 Ex经放大转换成统一的标准直流信号。
3智能电磁流量计的选型
电磁流量计的合理选用及正确安装对提高流量计的测量精度和延长仪表寿命，都是极其重要的。其选用原则有以下四点：
3.1被测流体必须是导电液体，它不能测量气体、蒸汽、石油制品、甘油、酒精等物质，也不能测量纯净水，传感器的衬里很重要，必需稳定、耐压、耐磨。
3.2口径与量程的选择。流量计的量程根据不低于预计的流量值的原则选择满量程刻度，常用流量超过满量程的 50%，这样可获得较高的测量精度。常用流速为 2-4m/s最合适。电极要有降噪功能的低噪音电极。
3.3压力的选择：使用压力必须低于电磁流量计额定工作压力，一般不超过 16 ×105Pa. 3.4温度的选择。被测介质温度不能超过衬里材料的容许使用温度，在高压状态下，一般 ≤ 120℃。
4智能电磁流量计的安装
4.1安装位置。电磁流量计可以垂直、水平安装，但推荐垂直安装，且被测流体是自下而上流动。也可以水平安装，但要使两电极在同一水平面上。水平安装时要保证在何时测量导管都充满液体。
4.2电磁流量计信号比较弱，满量程时只有几毫伏，且流量很小时，只有几微伏，外界稍有干扰就会影响到测量精度。因此，流量计的外壳、屏蔽线、测量导管都要接地。要单独设置接地点，千万不要连接在电机或上、下管道上。
4.3流量计的安装地点要远离一切磁源（如大功率电机、变压器等）。
4.4电磁流量计是速度式流量计。当流线颁布不符合设定条件时，将产生测量误差。因此，在电磁流量计前必须有 5~10D左右的直管段，以消除各种局部阻力对流线分布对称性的影响。
5科隆电磁流量计在德士古气化炉中的使用情况
5.1流速的问题。在现场实际运行过程中，德士古气化炉所用的煤浆泵多是 FELUWA软管隔膜式活塞泵，我公司电磁流量计的工作压力为 6.0Mpa,正常流量为 25 m3/h，煤浆管线是 DN150，根据此管径及流量计算，流速达不到 0.5m/s,这是通常流量计运行不稳定的重要原因之一。
5.2衬里的问题。由于煤浆管线压力达 6.0Mpa，煤浆固体颗粒冲刷比较严重，所以在衬里的材料选择中应慎重考虑。科隆电磁流量计选择了耐冲刷，耐磨损的增强聚四氟乙烯（ETFE）材料。自投用 5年以来，衬里完好无损。
5.3安装的问题。从电磁流量计的测量原理及安装注意事项里看，电磁流量计的安装可以选择水平安装，也可以选择竖直安装。我公司煤浆流量计在水平管道和竖直管道均有使用，但从整体运行情况来看，水平管道运行效果良好。
结束语
随着煤化工的发展与应用，化工工艺千变万化，使电磁流量计扩大了应用范围。在实际使用中会遇到各种各样的技术难题，在流量计的厂家选择中会更谨慎，建议能选择在同类行业中有使用业绩的生产厂家，以保证整个生产的安全稳定运行。
参考文献
[1]梁国伟.流量测量技术及仪表 [M].北京：机械工业出版社,2002. [2]乐嘉谦.仪表工手册 [M].北京：化学工业出版社，1997.－80--－扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
