電磁流量計在硫酸測量中的應用
電磁流量計在硫酸裝置中的應用
摘要：由于硫酸具有腐蝕性，因此測量不同濃度和溫度的硫酸的儀表材料的選擇也不同。闡述了電磁流量計的測量原理和在硫酸裝置中的安裝、應用以及在硫酸介質中其他測量儀表的選擇和使用。
關鍵詞：電磁流量計；硫酸；防腐蝕
硫酸是一種被廣泛應用在國民經濟的各個領域的化工原料。但是由于各種濃度的硫酸都具有不同的腐蝕性，因此其流量測量儀表及其材料的選擇都比較特殊。
1 測量硫酸介質儀表材料的選擇
常用在儀表上的材質大約有 20多種，而用在硫酸測量上的儀表材質必須具有耐硫酸特性。硫酸是強氧化性酸，對金屬的腐蝕主要是金屬的氧化反應，影響硫酸腐蝕的主要因素是溫度和濃度。硫酸腐蝕的一個特征就是高濃度與低濃度硫酸腐蝕性顯著不同，高溫和低溫狀態下也差別很大。
1.1碳鋼
作為最廉價的鋼材————碳鋼，被廣泛應用在儀表本體中，雖然碳鋼在一定條件下耐硫酸腐蝕，但耐腐蝕性能并不佳，并且耐硫酸環境下大氣對碳鋼也有腐蝕。碳鋼大量應用于濃度為 80%～99%的硫酸，溫度可達 60～80 ℃。碳鋼在這一濃度和溫度范圍的硫酸中，表面能產生保護性的硫酸鐵膜層[1]。當溫度升高時，硫酸對碳鋼的腐蝕加快，其保護膜層被破壞，碳鋼就不耐腐蝕了。碳鋼還不適用于濃度為 99%～102%的發煙硫酸，但又適應于濃度超過 102%的硫酸，溫度限度為 60 ℃。稀硫酸對碳鋼的腐蝕很大，當硫酸濃度為 47%左右時，腐蝕率達到值。當硫酸濃度大于 65%時，碳鋼的腐蝕率顯著降低。但在 65%～80%這一段濃度中，還是不使用碳鋼。
1.2 304和 316不銹鋼
普通不銹鋼對硫酸的耐腐蝕性不好，又因為
價格較高，所以用途有限。比如 304（0Cr19Ni9）不銹鋼，僅能適用在非常稀（5%以下）或高濃度（90%以上）的硫酸中，適用溫度不應超過 50～
70 ℃。
316（0Cr17Ni12Mo2）不銹鋼適用于濃度小于 18%或者大于 80%的硫酸中，溫度以 40～80℃為宜。對于濃度在 30%～80%之間和高于常溫態的硫酸中，316不銹鋼不可使用。
1.3 哈氏合金哈氏合金適用于濃度小于 99%的硫酸，溫度可達 70 ℃，硫酸濃度越低，使用溫度越高， 25%以下的稀硫酸可用于沸點。
2電磁流量計
電磁流量計由傳感器和轉換器兩部分組成。
2.1 傳感器
根據法拉第電磁感應定律，導體在磁場中切
割磁力線時，在導體中就會有感應電勢產生，因此，當導電的被測介質垂直于磁力線方向流動時，在介質流動和磁力線都垂直的方向上產生一個感應電動勢 Ex：
Ex = BDv ×10-12（1）式中：B————磁感應強度，T；
D————導管直徑，即導體垂直切割磁力線的長度，cm；
v————被測介質在磁場中運動的速度，cm/s。
因體積流量 Qv（cm3/s）與流體速度 v的關系為：
Qv = 41 D2v（2）
將式（2）代入（1）中，即得：
Ex =（4×10-12 DB ）Qv（3）
其中 D為定值，保持 B不變，感應電動勢與體積流量具有線性關系，據此可以測出流量。
2.2 轉換器
智能電磁流量計的轉換器采用勵磁方式，使流量計具有*的零點穩定性和測量精確度。轉換器向傳感器提供精確的雙向恒流驅動電流，以驅動傳感器勵磁線圈。本身工作頻率由單片機控制，不受電源頻率變化的影響。由傳感器測得的微弱感應電勢，輸入至轉化器的測量系統，經高輸入阻抗放大器放大、濾波和自動零點調整及增益控制后，經高性能、高精度信號轉換，將模擬信號轉換為數字量。
電磁流量計按其組裝方式分為分體型和一體型。一般情況下，當測量點位于地下或者不易觀察、被測介質液體電導率較低時選擇分體型：傳感器安裝在管道上，轉換器安裝在儀表室或人們易于接近的傳感器附近，傳感器和轉換器之間用電磁流量計專用電纜連接。當測量點便于觀察、被測介質電導率較高時通常采用一體式電磁流量計：傳感器和轉換器組裝在一起直接輸出直流電流標準信號，實際上成為電磁流量變送器。一體型縮短了傳感器和轉換器之間的信號電纜和激磁線的連接長度，并使之勿外接，隱蔽在儀表內部，從而減少信號衰減和空間電磁波噪聲侵入。一體型和分體型相比較：后者取消了信號線和激磁線的布線，簡化電氣連接，儀表價格和安裝費用均有所降低。
3用電磁流量計測量硫酸
智能電磁流量計使用前提是被測介質必須是導
電的，而硫酸（濃度 5%～99.4%）的電導率在
2.1×10-～8.5×10-（s/cm）[2]，導電性能較好，因此選用電磁流量計來測量硫酸流量是非常合適的。電磁流量計電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，因材在青海硫酸裝置中，硫酸的濃度主要在 80%左右，因此電磁流量計的材料選擇如下：測量管材質用 316不銹鋼，法蘭用 304不銹鋼，同時為了防止測量管被腐蝕并使其內壁光滑，在整個測量管內壁涂上絕緣襯里，其中電極采用哈氏合金。
4 電磁流量計安裝
4.1 傳感器的安裝
為了使儀表可靠測量，安裝時要注意以下幾點：
（1）為使傳感器測量導管內始終充滿液體，傳感器可以安裝在 U型管道的部；
（2）直管段要求：前 5 D和后 2 D（D為管道直徑）；
（3）避開震動大、電磁干擾大、周圍環境有高濃度腐蝕性氣體的場合；
（4）保證測量管與工藝管道同軸。
4.2 電氣連接
（1）確認電纜型號后，按其規定進行接線，接線應正確、牢靠；
（2）電纜盡量少剝線，如果必須時注意保護其絕緣層；
（3）電磁流量計應有可靠的接地；
（4）傳感器與轉換器之間的專用電纜長度一般不超過 100 m。 5 硫酸裝置中其他儀表的選擇和使用
在青海硫酸裝置中，中、低濃度的硫酸比較少，大量存在的是接近成品質量濃度的高濃度循環酸。從吸收塔、干燥塔，到酸冷卻器、循環槽，硫酸的工藝狀況通常是：溫度 45～75 ℃，濃度 70%～80%。在這種工況下，溫度測量應有套管，如果不使用套管，保護管外應有鍍層（PTFE），鍍層應至法蘭密封面。壓力儀表的測量原件選用哈氏合金。液位計選用非接觸式雷達液位計；如果有就地測量液位計，則選擇帶金屬襯里。流量測量，電磁流量計，電磁式的電極和襯里能滿足所有硫酸工況的需要。控制閥的防硫酸腐蝕可以選擇塑料襯里。
6結束語
目前，在青海硫酸裝置中，選擇用電磁流量計測量硫酸的流量。電磁流量計是利用電磁感應原理制成的流量測量儀表，可用來測量導電率大于 5 μS/cm的導電液體。變送器幾乎沒有壓力損失，內部無活動部件，用涂層或者襯里容易解決腐蝕性介質對流量測量儀表腐蝕的問題
。智能電磁流量計流量檢測過程不受被測介質的溫度、壓力、密度、粘度及流動狀態等變化的影響，沒有測量滯后的現象，具有測量精度高、量程比大（可達 1 000︰1）等優點，相信在青海硫酸項目中能得到很好的應用，同時相對準確的測量硫酸流量，對提高安全生產和產品收率都是十分有效的。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
。
