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电解槽进槽物料流量计应用
关键字:电解槽流量计    日期:2019-10-21 9:04:54

摘要:阐述了电磁流量计的原理和特点,结合电磁流量计在某公司电解槽流量测量中的应用,对出现的问题进行了介绍与分析,并给出电解槽流量计选型和维护的几点建议。

电解槽进槽物料流量是离子膜电解装置重要的联锁监控点,对电解槽的安全稳定运行有着重要的意义,而电解液流量的测量一般情况下都采用电磁流量计。笔者通过分析电磁流量计会出现的典型故障,对电解槽进槽物料流量计的选型和维护提出一些建议。

1电磁流量计的原理和特点

电磁流量计的测量原理基于法拉第电磁感应定律:导电液体在磁场中切割磁力线运动时,导体中产生感应电势,其感应电势E=KBVD,其中K为仪表系数,B为磁感应强度,V为介质流速,D为管道内径。测量流量时,导电性液体以速度V流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的感应电压,电压信号通过两个或两个以上与介质接触的电极检测,并通过电缆送至转换器进行处理,实现流体的瞬时流量测量。

电磁流量计由传感器和转换器两部分组成。传感器主要由测量管组件、励磁系统、电极及抗干扰调整系统等组成。转换器将测量到的电动势经过信号处理单元放大、整形、AD转换后显示或输出。根据传感器和转换器之间的连接方式,流量计可以分为一体式电磁流量计分体式电磁流量计

电磁流量计适用于测量导电性介质的体积流量,要求介质满管无气泡,并带有一定距离的直管段。电磁流量计的测量原理决定了介质必须具有导电性,这样流通的介质才能切割励磁电极产生的磁感线从而产生感应电势。如果介质不满管或者有气泡,会导致励磁磁场的偏差和波动,测量数据不准确。而直管段则是为了进一步消除气泡。

电极是励磁磁场的发生体,也是接触介质的部分,根据不同介质的化学性质可选用不同的金属材料。例如测量碱液可以采用316LNI电极,测量盐酸可以采用钽材,而电解槽阳极液含有游离氯,一般采用钛材电极。接地环是通过接地电极直接与介质接触,再通过接地环与仪表法兰接地,以达到与地等电位,消除干扰的目的。一般金属管道可以不配接地环,将流量计的法兰和管道连接起来然后再接地。

2影响电磁流量计测量的因素

周边的磁场影响。通过16kA以上的强直流电流的电解槽会产生一个强磁场,磁场会使电磁流量计的电磁线路受到干扰,仪表不能正常工作,输出信号波动。

漏电流(也叫杂散电流)的影响。电磁流量计的检测电压在几毫伏,这个电压是由流体的流动感应产生的,电解槽阴极阳极液本身就是导电液体,通过电解槽后会带有电流影响到电磁流量计,当漏电流通过电磁流量计的电极和接地环时,就会产生一个大电流,一旦漏电流值超过电磁流量计所允许的噪声电平,就会造成放大器过载,引起测量误差,因此要在工艺管道上加装接地线进行接地处理。

接地电动势的影响。电解槽的漏电流对地会产生一个电动势,会影响电磁流量计的计量,由于电解装置的电动势不稳定,因此要求电磁流量计的接地良好,接地电阻控制在以下。

工艺状况的影响。工艺配管按要求施工,影响电磁流量计测量准确度还有一个条件就是要有足够长的直管段,确保流体在经过流量计时流速稳定,泵运行状况良好,不得有气蚀情况,不能在管路内存在大量的气泡,小气泡不影响测量,但气泡增大会造成仪表信号的波动,测量信号失真。

3故障分析实例

电解槽采用离子膜电解槽装置,一期装置年产20万吨,流量计采用国内一线品牌电磁流量计。20095月投产至今,一直运行稳定,偶尔出现进槽物料流量计波动的情况。20178月新增11#12#两台电解槽。

新增的年产5万吨电解装置在开车调试过程中,气动调节阀手动控制,但阴极液流量计FI232一直存在较大的测量数据波动,根本无法判断当前进料流量。现场调整了仪表滤波系数并检查增加接地线都未起到作用,最后厂家售后人员更换了一台增加了抗电磁干扰模块的分体式转换器,将转换器安装在距离管道1m处。经过处理后,流量测量才恢复稳定。结合使用了近十年的年产20万吨装置阴极液流量计都采用的是分体式结构的现状,可以判断由于受到电解槽强电流磁场和管道内部介质漏电流影响,电磁流量计无法正常测量,在增加了抗电磁干扰模块后,对干扰进行屏蔽处理,测量恢复正常。

原装置中有几台电槽阳极液流量计FI231也出现过流量波动,测量流量超低限导致电槽联锁停车的情况,这些情况在装置投运以来陆续出现过几次,但在2017年下半年出现次数较多。早期采取的措施是检查紧固流量计仪表接线和仪表参数,也对仪表外部进行了接地处理。针对频繁出现的问题,分析原因有两个,一是电磁流量计处于强磁场和高温场所工作了近十年,电子元器件出现老化造成信号处理能力上的削弱,无法较好地抵抗磁场干扰从而引起了信号波动;二是仪表接地处理不到位,接地电阻不合格,从电槽实际考虑,不仅要对仪表传感器和转换器都进行接地,还要将四氟垫片和PVDF隔膜阀等不导电的设备两边法兰连接在一起,形成等电位一同接地。另外还要严格控制接地电阻。

新增年产5万吨装置中的L槽在投运后几个月内阳极液电磁流量计FI231频繁出现流量突变为零的情况,持续时间从几秒到几分钟不等,对电解槽安全稳定运行造成很大影响。结合以往经验,采取的措施包括按规范接地和更换为同品牌分体式流量计,但是故障还是时有发生。考虑到电解槽下部安装空间不多,流量计前后阀门都缩径处理,前后直管段不符合电磁流量计安装规范要求,这样可能会导致管道内部存在旋涡或者气泡,但是电解槽装置进槽物料采用的是高处自流的方式,加上同为年产5万吨装置的另外一台电槽没有发生类似情况,故可以排除工艺管道内流体中含有大量气泡的情况。在经过不断调试后,听取了同行意见,最终更换了其他品牌双频励磁分体式电磁流量计,并加装了抗电磁干扰装置,再没有出现流量突变的情况。

4选型与维护

根据上文的故障分析,笔者给出以下建议:

a.流量计选用带接地电极的三电极形式,非金属管道一定要有接地环。电极材料根据工艺介质确定,接地环材料应与电极一致。

b.流量计应选用双频励磁分体式电磁流量计,并加装抗电磁干扰装置。c.流量计的安装应该符合安装规范,前后直管段符合要求。一般为前10DN5DN(DN为管道公称通径)

d.流量计应该可靠接地,接地电阻符合要求(小于100Ω),传感器、转换器、工艺管道等电位连接。

e.定期检查流量计的运行情况和接地电阻。

5结束语

电磁流量计相对于其他类型的流量计有着稳定、精确等诸多优点,但是其缺点也是比较明显。在电解槽装置电解液的流量测量中,恰恰存在着较大的电磁干扰。但在使用电磁流量计时,只要按照规范去做好电磁流量计的安装调试,在选型和维护上多下功夫,就能做到扬长避短,保障流量计和离子膜电解装置的安全、稳定运行。

 

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