介绍了LDE系列电磁流量计在沸石分子筛生产中的应用过程和设计选型的基本原则,并指出设计选型及安装使用过程中必须注意的一些问题。
流量测量是化工生产过程控制和工业计量中的一个更为重要的方面。在沸石分子筛生产过程中,参与导向剂配制、混合成胶和分子筛过滤、交换、洗涤一体化过程的各种物料必须以一定的量或比例投入,才能满足工艺条件,生产出合格的产品。
电磁流量计根据法拉第电磁感应定律制成,用来测量导电流体的体积流量,要求所测介质具有一定的电导率(电导率值不小于20μS/cm)。由于其的优点,目前已广泛应用于石化、给排水、冶金、造纸等行业。虽然它的价格较高高,但其精度高,维护量小,使用寿命长,有较高高的性价比。
兰州石化公司催化剂厂二套微球装置在1995年改造时,使用过模拟型电磁流量计,因工艺原因大部分停用。2001年1·5 kt/a***稳分子筛装置使用了3台德国科隆公司原装进口IFM5080系列数字智能型电磁流量计,用于带式过滤机浆液、交换液计量,使用情况较高好。
新建的6 kt/a***稳分子筛装置需要测量的介质主要有高低碱偏铝酸钠溶液、水玻璃溶液、硫酸铝溶液、***土溶液、硫酸铵溶液、硅铝凝胶、分子筛浆液和过滤水。这些介质温度一、腐蚀性强、浆液含有大量固体颗粒,而且要求流量计的压力损失尽量小。这些仪表对于装置的平稳运行以及质量控制***关重要。综合以上因素,该装置选用了电磁流量计。目前使用情况良好,深受现场使用、维护人员好评。本文根据电磁流量计的原理、结构,将其特点、设计选型及安装时的注意事项作***总结,以供参考。
在6 kt/a***稳分子筛装置使用的26台电磁流量计中,有12台应用于成胶罐溶液进料、水平带式过滤机浆液进料等的关键仪表选用了德国科隆公司原装进口IFM5080K/D2CAP电磁流量计。该流量计采用陶瓷衬里,电容式,无电极,口径从DN15~DN100不等,转换器与传感器一体化安装。另外14台用于过滤水、硫酸铵等介质的仪表选用的是上海光华·艾尔美国公司生产的IFM4080K型电磁流量计,采用PFA衬里(带有钢网骨架支撑层),Pt电极或Mo2Ti电极,口径从DN25~DN50不等,转换器与传感器一体化安装。
1 电磁流量计的正确选型
1.1 电磁流量计的选型原则
1)被测流体必须是导电性的液体或浆液,其电导率应不小于0.5μS/cm,被测流体中不应含较高多的铁磁性物质或气泡;
2)应根据被测流体的温度、工作压力、腐蚀性、磨损性等特性选择相应的压力等级、衬里材料、电极材料及仪表结构形式;
3)如果用于测量高温流体、剧烈振动、严重浸水、强腐蚀的场合,可以使用分体型流量计,传感器和转换器分开安装于2个不同地点,并使用2芯屏蔽电缆及2芯橡皮软电缆将它们连接起来,电缆长度不超过30 m,以保证测量性能。
1·2 传感器通径的选择
电磁流量计可以连续测量较高宽流量范围的流量,并可在现场方便地扩大或缩小量程,且不影响准确度。因此,一般情况下用户选择流量计的通径等于管路的管径即可。这种选择安装方便,压力损失很小,不须异径管.但其前提条件是上限流速应满足0.5~10 m/s的范围。***的选择是在经济流速1.5~3 m/s的范围内。
如果被测流体介质为分子筛浆液时,容易造成沉淀和淤积,推荐上限流速大于3 m /s,这样容易消除沉淀现象。如果达不到3 m /s的流速,应加装异径管,选用传感器通径小于管道的管径。在浆液测量时,要特别考虑这特点。但是,要注意异径管的中心锥角一般不要大于15°。
1·3电磁流量计高流量选择
电磁流量计高流量应为实际高流量的上***档。量程的设定要考虑正常流量超过满量程的***半,这样的测量精度才***。
1·4 电极形式的选择
测量过滤水等介质可用标准型Pt电极或Mo2Ti电极。
测量硅铝凝胶、分子筛浆液等流量时,电极上容易结垢,往往造成特点漂移和输出指示不稳定,有时甚至造成电极开路而无法测量,需要经常清洗,因此,***选用电容式无突出电极产品。
1·5 衬里材料的选择
衬里材料应根据被测介质的腐蚀性、磨损性、黏稠程度和温度来选择。
陶瓷衬里具有优良的耐强酸、强碱腐蚀的性能,它具有可靠的耐高温性,高温下不变形,不降低*绝缘电阻,表面光滑,不和其他物质相粘接。因此,测量黏度大或容易结垢的介质如分子筛浆液,强腐蚀性介质如高低碱等,用陶瓷衬里较高为合适。
PFA衬里(带有钢网骨架支撑层)具有耐磨、耐腐蚀的特点,适合于测量过滤水、硫酸铵等的流量。
2 电磁流量计的安装[1]
从电磁流量计的工作原理、结构、特点及设计选型可知,电磁流量计的安装应注意以下几点。
1)传感器安装方向可垂直、水平或倾斜,但水平安装时要求两电极的中心轴线处于水平状态。上游***短直管段长度为5D,下游***短直管段长度为2D。对于流体的漩涡状或螺旋状的流动,要适当加长上下游直管段。
2)测量管在所有的时间内必须完全充满介质,不能有不满管现象或大量气泡通过传感器。只有满管时,才能获得准确的测量。
3)对于液固两相介质,***是垂直安装,流体自下而***动,这样既可避免固体颗粒在测量管中沉淀,又可使衬里的磨损较高均匀,延长使用寿命。
4)若需要对传感器测量管内的电极衬里定期进行清洗,可安装旁路及上下游切断阀。
5)注意流量计上的流动方向与流体实际流向一致。
6)不应有磁性物体紧靠传感器,且传感器应远离强的电磁场源,否则会影响传感器的工作磁场及流量信号。传感器的周围不能有较高大的电磁场(如大功率电机、变压器等)。
7)流量计两侧的管道要支撑牢固。传感器应安装在没有强烈振动、便于维修、活动方便、无***动或流动***动少、介质电导率均匀的地方。
8)当工艺管道通径与传感器通径不一致时,应在传感器两端安装渐扩管或渐缩管,其圆锥角应小于15°。
9)为防止产生真空,应避免将传感器安装在泵的进口端。控制阀和切断阀要安装在传感器的下游。
10)为了避免由夹附气体引起的测量误差以及由真空引起的对PTFE和橡胶衬里的损害,需参考图1进行安装。
11)为使仪表可靠地工作,提高测量精度,不受外界寄生电势的,传感器应有良好的单独接地线,工作接地应坚持“单点接地”,不能用公共接地线接地。接地点尽量远离电器接地、避雷接地以及其他设备的保护接地。接地装置与传感器的距离尽可能短些。接地电阻<10Ω。
3 电磁流量计使用方面的注意事项
1)电磁流量计内衬PFA耐压不耐拉,如在垂直管道上安装时,后方阀门关闭,前方流体回流在管道内造成负压,易使内衬损坏。目前带有钢网骨架支撑层的衬里较高好地解决了这问题。
2)从操作方面尽量避免由于电磁流量计上游的设备操作产生的气泡带入流量计,如关小泵吸口阀门,或***让液流暴露在空气中的下泄,而将空气带入液流中。
3)新装管道启用时,应选用短管代替流量计,以防管道中焊屑铁渣等异物划坏仪表内衬。
4)电磁流量计流量讯号非常小,在满量程时只有几毫伏,而在下限流量时,***数微伏。因此***易受周围环境内电动机、变压器等电器设备的电磁感应和静电的。例如:管道上进行电焊操作、浆液流动与管壁摩擦产生静电、电磁流量计的工作接地、周围电器设备的电磁场都会产生电流,通过管道以及管道内的液体影响到电磁流量计。
5)经常保持电极表面的清洁是用好电磁流量计的关键之一。用电磁流量计测量分子筛浆液和硅铝凝胶等的流量时,电极上和传感器内壁上容易结垢,这时就要对电极进行清洗。清洗的办法:将传感器卸下(在停产或大修期间)用酒精或***盐酸清洗电极表面;用专用的高压清洗仪,可以不卸下传感器进行清洗电极上的*绝缘物;安装旁路并带有盲法兰的清洗口,这样也可以不卸下传感器进行人工清洗。
6)仪表进线孔应密封好,以防腐蚀性气体、粉尘从进线孔进入仪表而损坏电路。
7)定期检查特点漂移情况,以确认电极工作状态。
8)定期校验仪表。在更换主板、电源板时也应重新标定仪表。
综上所述,电磁流量计作为流量测量仪表,以其的优点,在6 kt/a***稳分子筛装置得到了广泛的应用。智能化的电磁流量转换器,采用微处理器和程序控制,且带通讯接口,功能强、编程方便,因而具有强的生命力。
根据催化剂厂装置实际生产情况,***大多数被测介质均为导电流体,适合使用电磁流量计的测量。只要选好衬里和电极的材料,就可以达到防腐、防止物料结垢的目的,可测量磨损性介质、强腐蚀性介质。在资源允许的情况下,电磁流量计可以在水处理、分子筛、催化剂生产过程中广泛使用。
由于流量计的应用受到众多因素的影响。如:管道的口径大小和形状(圆形、矩形);介质的物性(温度、压力、密度、黏度、磨蚀性、腐蚀性等);流体的流动状态(紊流状态、速度分布等);以及安装条件与水平等。而且介质的状态(流态、流速等)时刻在变化,如果设计选型及安装使用不当,将使测量结果出现很大的偏差。不仅无法发挥其优越性,还会给企业带来损失。因此,在实际应用中,电磁流量计的正确选型及安装是更为重要的两大环节,必须引起人们的高度重视。经过理论和实践的检验,电磁流量计在沸石分子筛生产的流量测量中有着很大的优势,应用将越来越广泛。