腐蝕性汙水流量計的優點及設計選型時考慮(lǜ)因素
點擊(jī)次(cì)數:2349 發布時間(jiān):2021-08-19 08:06:57
摘要:介紹了腐(fǔ)蝕性汙水流量計主要的優點和不足;工程設計中需要考慮(lǜ)的主要因素(sù),主要是從被(bèi)測介質的(de)電導率,被測介質的(de)溫度,當被測液體(tǐ)為酸、堿、鹽(yán)等高腐蝕性介質時的(de)情況,當被測液體為髒汙流(liú) (兩相,漿液等) 介(jiè)質時的情況(kuàng),工藝介質的流速,大口徑時腐蝕性汙水流量計的選擇,工藝管道材質,安裝儀表的工藝管道段的(de)敷設位置等方麵進行考慮;並介紹了現場應該如何接地;*後列舉了二個選型應用實例。
腐(fǔ)蝕性汙水(shuǐ)流量計(jì)的工作(zuò)原理是根據法拉*的電磁感應定律,它由流量傳感器和轉換器兩部分組成。廣泛應用於測量能導電液體或液固兩相介質的體積流量,也大量用於各種酸、堿、鹽(yán)等高腐蝕性、易結晶的溶液(yè)的流(liú)量,當然也可用(yòng)於純水、汙水等相(xiàng)對簡單的導(dǎo)電介質的流量,是一種應(yīng)用非常(cháng)廣泛的流量測量儀表(biǎo)。
1、腐蝕性汙水流量(liàng)計的優點(diǎn)
(1) 傳感器沒有阻礙(ài)流體流動的節(jiē)流件,不會堵塞(sāi),非常適合用在含有固體顆粒、結晶物、泥漿或汙水等的測量。
(2) 沒有附加壓力損失,對於管道(dào)壓力(lì)不高或不允許降低管道壓力降的情況(kuàng)非常適用,在大口徑(jìng)測量中節約泵的能耗更加明顯。
(3) 僅測量(liàng)管襯裏和電*與被測介質接觸,易選(xuǎn)用相應材料測(cè)量腐蝕性及磨蝕性介質。用於各種酸、堿、鹽(yán)等高腐蝕性、易結晶的溶液(yè)的流量測量(liàng)有很(hěn)大的優勢。
(4) 是一(yī)種真(zhēn)實的體積流量(liàng)測量儀表(biǎo),儀表係數不受(shòu)流體組分及物(wù)性參數(密度、粘度)、工作狀態(tài)(壓力、溫度)及電導(dǎo)率變(biàn)化(隻要在閾值以上)等的(de)影響,它可在一種典型介質(一般為水)下校準,而用於其(qí)他介(jiè)質(液體(tǐ))時無需(xū)附加修正。
(5) 測量範圍大,量程比一般大於10∶1,*高可(kě)達100∶1。流速範圍一般為1~6m/s,也可擴展到0.5~10m/s。
(6) 儀表口徑係列(liè)齊全,可從幾毫米到幾米(目前已有3m產品)。對於大口(kǒu)徑還可采用探頭型(或叫插入式)。
(7) 安裝(zhuāng)方便,可(kě)水平、垂直或傾斜任意角度安裝,對上遊側直管段長(zhǎng)度要求較低(一般(bān)從電*中心至(zhì)上遊側阻流件距離隻要5倍管徑),下遊側隻要3倍管徑。
2、腐蝕性汙水流量計的不足
(1) 不能用於低導電率液體,如石油製品、有機溶劑等(děng),亦不能測量(liàng)氣體、蒸汽以(yǐ)及含有較多鐵(tiě)磁性介質或大量氣泡(pào)的液(yè)體。
(2) 由於內襯材料和電絕緣材料的溫度限製,不能用於較高溫度工況(kuàng);如未采取特殊處理,因測量管外結霜(shuāng),也不(bú)能用於低溫介質測量。
3、工程設計中需要考慮的(de)主要因素
3.1 被測介質(zhì)電導率
腐蝕性汙水流量計測量的流體必須是導(dǎo)電的,一般隻要電導(dǎo)率超過閾(yù)值,即使變化也不影響測量(liàng)值,但低於閾值將會增大測量誤差;通常要(yào)求液體電(diàn)導(dǎo)率不小於5μS/cm,去離子水電導率(lǜ)不小(xiǎo)於20μS/cm。
3.2 被測介質溫度
腐蝕性汙水流量計一般隻能用(yòng)於工藝介質溫度(dù)不高於180℃的場合。選型時,要根據被測工藝(yì)介質的(de)溫度(dù)範(fàn)圍,選擇測量管內襯材料及傳感器線圈的漆包線的耐(nài)溫等級。常用測量管襯裏材料有聚四氟乙烯(PTFE),適用溫度範圍-40~+180℃;氯丁橡(xiàng)膠(Neoprene),適用溫度<65℃;聚氨酯橡膠(Polyurethane),適用溫度<65℃;
3.3 當(dāng)被(bèi)測液體為酸(suān)、堿、鹽等高腐蝕性介質時因為(wéi)腐蝕性汙水流(liú)量計僅測量管襯裏和電*與(yǔ)被(bèi)測介質接觸,所以隻要選好這兩者(zhě)的材質即可。耐酸、堿等強腐蝕性介質(zhì)的襯裏常選用聚四氟乙烯(PTFE),耐磨損類如礦漿(jiāng)、結晶類介質的襯裏可選(xuǎn)用聚氨(ān)酯橡膠(Polyurethane)。對於電*材質的選擇,一(yī)般可查(chá)有關防腐蝕手冊,對於混酸等成份複雜的介質,應做掛片試驗。
3.4 當被測液體為髒汙流(兩相,漿液等)介質時
(1)當介質含有固體顆粒(lì)時,水平安裝易使下半部內襯(chèn)及電*磨損嚴重,這時選用垂直安裝較好;襯裏要選用高耐磨性材料,如陶瓷或聚氨(ān)酯橡膠;電*則采取(qǔ)一些結構措施以防磨損漏液。
(2)測量會在(zài)管壁附著和沉(chén)澱的物質的流體時,應注意電*的汙染。可選用刮刀式、可更換式。管壁的附著則可用提高流速以起到自清洗(xǐ)作用,或采取(qǔ)比(bǐ)較方便易清洗管道的連接方法。
(3)含有非磁性顆粒或纖維的固液兩相流時,如漿液擦過電*表麵會產生尖峰噪聲,使信(xìn)號不穩,可選用市電交流激磁(cí)或雙頻(pín)激磁儀表。
3.5 工藝介質的流速
儀表口徑是根據管道內平均流速而定的(de),通常選用與管道相同的口徑或(huò)略(luè)小些(xiē)。一般工業輸水管道經濟流(liú)速為1.5~3m/s,易粘附沉(chén)積結垢物質(zhì)則提高到3~4m/s或更(gèng)高,礦漿等磨(mó)蝕性強的為2~3m/s。腐(fǔ)蝕性汙水流量計的液(yè)體流速範圍可在1~10m/s之間選(xuǎn)用。原理上,上限流速並沒有限製,滿度流量的流速下限一般(bān)為1m/s,有些產品為0.5m/s,低於此流速,從測量準確度出發應改用小管徑(jìng),以異徑管連接到管道。但加裝(zhuāng)異(yì)徑管要注意壓力損失的問題。圖1為流量(liàng)計口(kǒu)徑、流速與流量關係的曲線圖,計算儀表口徑(jìng)時可參照。

3.6 大口徑時腐蝕性(xìng)汙水流量計的選擇
腐蝕性汙水流(liú)量計按安裝形式可分為管道式和探頭式(shì)。一般優先選用管道(dào)式腐(fǔ)蝕性汙水流量(liàng)計;當工藝管徑較大且考慮設(shè)備費(fèi)用時,或安裝時不允許管道停流的情況下,可選用(yòng)探頭式腐蝕性汙水流量計(精度可達0.5級)。
(1) 探頭式可裝配球閥,可在管道不停流情況下拆、裝,利於(yú)儀表的(de)在線安裝和維護。
(2) 探頭插入深度隻需很短,對管道阻力小。一般在直管段足夠長時,采用平均流速點測量法,這種方法的測量精度基(jī)本不受雷諾(nuò)係數變(biàn)化的影響,探(tàn)頭的插入(rù)深度僅為R=0.121D;當直管段較(jiào)短時,一般采用中心流速點測量法,插入(rù)深度R=0.5D(其中(zhōng)D為管道直(zhí)徑)。
3.7 工(gōng)藝管道材(cái)質
若連接儀表的管道是(相對於被測介質)金屬導電性的,不需要接電環,若是絕緣性的,則要用接(jiē)地環,可用普通型,它的材質應與被測介質的腐(fǔ)蝕性相適應。若被(bèi)測介質是磨損性的,則宜選用帶頸接地環,以保護進、出口(kǒu)端(duān)的襯裏,延長使用壽命。
3.8 安裝(zhuāng)儀表的工藝管道段的敷設(shè)位置
腐蝕性汙(wū)水流量計的安裝形式可分為三種:一體型、分離型和潛水分離型(xíng)(IP68)。一般情(qíng)況選用一體型,它將流量計的傳感部分和轉換部分(表頭)裝於一體,便於安(ān)裝使用;當管道敷設的(de)位置較高不便(biàn)觀察或安裝在環境差的(de)場合,可(kě)采用分(fèn)離型,分離長度一般不超過30m;當傳感器需要安裝在井下、水下(xià)的被測現場管道上(shàng)時,需要選用潛水分離型。
4、接 地
為了使腐蝕性汙水流(liú)量(liàng)計不受外界(jiè)寄生電勢的幹擾,傳感器應有良好的單獨接地線,接地電阻<10Ω。接地方法要根據廠家的資料或技術人員指導認真執行,常規的接法是:
(1) 當腐蝕性汙水流量計安(ān)裝在已接地的(de)金屬管道上,通過腐蝕性汙水流量計變送器上的(de)接地端子實(shí)現係統(tǒng)電勢平衡,即通過截麵積不小於6mm2的銅芯電線連接至接地端子上(shàng)。
(2) 當腐蝕性汙水流量計安裝在未接地的金屬管道上,2個法蘭均(jun1)通過截麵積不小於6mm2的(de)銅芯電線與管(guǎn)道法(fǎ)蘭相連接(jiē),並接地;將變送器或傳感器接線盒連接至接地端子上,實現(xiàn)係統(tǒng)電勢(shì)平衡。
(3) 當腐蝕性汙水流量(liàng)計安裝在塑(sù)料管道或帶絕緣內襯的管道上,通過附加接地環(huán)實現係(xì)統電勢平衡,接地環通過截麵積(jī)不小於6mm2的銅芯電線連接至接地端子上。
5、應用實例
5.1 管道式腐蝕性汙水流量計在93%濃硫(liú)酸中(zhōng)的應用
工況條件如表1所示。

選型情(qíng)況(kuàng):*先,根據管線(xiàn)尺寸、操作流量和操作密度值,可算出操作情況下的流速為:0.53m/s。這個值比較小,至(zhì)少要(yào)縮徑至(zhì)流速值為1m/s以上,試選用DN65的流量計,可(kě)算出流速為:1.26m/s,這個值合適,故通徑縮二檔選用DN65檔。由於管徑(jìng)不大(dà),管(guǎn)道敷設位置也不特殊,故選用一體型管道式腐蝕性(xìng)汙水流量計。根據介質(zhì)的腐蝕性和操作溫度,可選擇電*材質為哈氏合金(jīn)B,襯裏材質為PTFE。
5.2 探頭式腐蝕性汙水(shuǐ)流量(liàng)計在高含鹽廢(fèi)水中的應用
工況條件如表2所示

選型情況:根據管線尺寸、操作流量和操作密度值(zhí),可算出操作情況下的(de)*小流速為:0.56m/s,*大流速為(wéi):1.32m/s。由於*小流速運行的情況很少,這個流速範(fàn)圍基本能滿足腐蝕性汙(wū)水(shuǐ)流量計的測量範圍要求。由於管徑較大(dà),考慮到費用(yòng)問題,選用探頭式腐(fǔ)蝕(shí)性汙水流量計。由於流量計要安裝在室外儀表井內管道上,故選用潛水分離型(IP68)腐蝕性汙水流量計,專用連接電纜10m,變送器安裝在地(dì)麵1.4m高的2'管上。根據介質的腐蝕性(xìng)和操作溫度,可(kě)選擇儀表本體材質為304SS,電*材質(zhì)為316LSS,襯裏(lǐ)材質為PTFE。
6、結 論
腐蝕性汙水流量計因其(qí)獨特的優點,在石化行業得到了廣泛的應用(yòng)。設計選型時需要考慮的(de)因素,除(chú)了上麵介紹的主要因素,還有儀表(biǎo)的防爆等級、防護等(děng)級(jí),工藝連(lián)接法蘭標準、壓力等級(jí)、供電電壓、儀表精度等(děng)。另外,做好現場安裝和現場接地也是提高腐蝕性汙水流量計準確性和穩定性的重要因(yīn)素(sù)。
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1、腐蝕性汙水流量(liàng)計的優點(diǎn)
(1) 傳感器沒有阻礙(ài)流體流動的節(jiē)流件,不會堵塞(sāi),非常適合用在含有固體顆粒、結晶物、泥漿或汙水等的測量。
(2) 沒有附加壓力損失,對於管道(dào)壓力(lì)不高或不允許降低管道壓力降的情況(kuàng)非常適用,在大口徑(jìng)測量中節約泵的能耗更加明顯。
(3) 僅測量(liàng)管襯裏和電*與被測介質接觸,易選(xuǎn)用相應材料測(cè)量腐蝕性及磨蝕性介質。用於各種酸、堿、鹽(yán)等高腐蝕性、易結晶的溶液(yè)的流量測量(liàng)有很(hěn)大的優勢。
(4) 是一(yī)種真(zhēn)實的體積流量(liàng)測量儀表(biǎo),儀表係數不受(shòu)流體組分及物(wù)性參數(密度、粘度)、工作狀態(tài)(壓力、溫度)及電導(dǎo)率變(biàn)化(隻要在閾值以上)等的(de)影響,它可在一種典型介質(一般為水)下校準,而用於其(qí)他介(jiè)質(液體(tǐ))時無需(xū)附加修正。
(5) 測量範圍大,量程比一般大於10∶1,*高可(kě)達100∶1。流速範圍一般為1~6m/s,也可擴展到0.5~10m/s。
(6) 儀表口徑係列(liè)齊全,可從幾毫米到幾米(目前已有3m產品)。對於大口(kǒu)徑還可采用探頭型(或叫插入式)。
(7) 安裝(zhuāng)方便,可(kě)水平、垂直或傾斜任意角度安裝,對上遊側直管段長(zhǎng)度要求較低(一般(bān)從電*中心至(zhì)上遊側阻流件距離隻要5倍管徑),下遊側隻要3倍管徑。
2、腐蝕性汙水流量計的不足
(1) 不能用於低導電率液體,如石油製品、有機溶劑等(děng),亦不能測量(liàng)氣體、蒸汽以(yǐ)及含有較多鐵(tiě)磁性介質或大量氣泡(pào)的液(yè)體。
(2) 由於內襯材料和電絕緣材料的溫度限製,不能用於較高溫度工況(kuàng);如未采取特殊處理,因測量管外結霜(shuāng),也不(bú)能用於低溫介質測量。
3、工程設計中需要考慮的(de)主要因素
3.1 被測介質(zhì)電導率
腐蝕性汙水流量計測量的流體必須是導(dǎo)電的,一般隻要電導(dǎo)率超過閾(yù)值,即使變化也不影響測量(liàng)值,但低於閾值將會增大測量誤差;通常要(yào)求液體電(diàn)導(dǎo)率不小於5μS/cm,去離子水電導率(lǜ)不小(xiǎo)於20μS/cm。
3.2 被測介質溫度
腐蝕性汙水流量計一般隻能用(yòng)於工藝介質溫度(dù)不高於180℃的場合。選型時,要根據被測工藝(yì)介質的(de)溫度(dù)範(fàn)圍,選擇測量管內襯材料及傳感器線圈的漆包線的耐(nài)溫等級。常用測量管襯裏材料有聚四氟乙烯(PTFE),適用溫度範圍-40~+180℃;氯丁橡(xiàng)膠(Neoprene),適用溫度<65℃;聚氨酯橡膠(Polyurethane),適用溫度<65℃;
3.3 當(dāng)被(bèi)測液體為酸(suān)、堿、鹽等高腐蝕性介質時因為(wéi)腐蝕性汙水流(liú)量計僅測量管襯裏和電*與(yǔ)被(bèi)測介質接觸,所以隻要選好這兩者(zhě)的材質即可。耐酸、堿等強腐蝕性介質(zhì)的襯裏常選用聚四氟乙烯(PTFE),耐磨損類如礦漿(jiāng)、結晶類介質的襯裏可選(xuǎn)用聚氨(ān)酯橡膠(Polyurethane)。對於電*材質的選擇,一(yī)般可查(chá)有關防腐蝕手冊,對於混酸等成份複雜的介質,應做掛片試驗。
3.4 當被測液體為髒汙流(兩相,漿液等)介質時
(1)當介質含有固體顆粒(lì)時,水平安裝易使下半部內襯(chèn)及電*磨損嚴重,這時選用垂直安裝較好;襯裏要選用高耐磨性材料,如陶瓷或聚氨(ān)酯橡膠;電*則采取(qǔ)一些結構措施以防磨損漏液。
(2)測量會在(zài)管壁附著和沉(chén)澱的物質的流體時,應注意電*的汙染。可選用刮刀式、可更換式。管壁的附著則可用提高流速以起到自清洗(xǐ)作用,或采取(qǔ)比(bǐ)較方便易清洗管道的連接方法。
(3)含有非磁性顆粒或纖維的固液兩相流時,如漿液擦過電*表麵會產生尖峰噪聲,使信(xìn)號不穩,可選用市電交流激磁(cí)或雙頻(pín)激磁儀表。
3.5 工藝介質的流速
儀表口徑是根據管道內平均流速而定的(de),通常選用與管道相同的口徑或(huò)略(luè)小些(xiē)。一般工業輸水管道經濟流(liú)速為1.5~3m/s,易粘附沉(chén)積結垢物質(zhì)則提高到3~4m/s或更(gèng)高,礦漿等磨(mó)蝕性強的為2~3m/s。腐(fǔ)蝕性汙水流量計的液(yè)體流速範圍可在1~10m/s之間選(xuǎn)用。原理上,上限流速並沒有限製,滿度流量的流速下限一般(bān)為1m/s,有些產品為0.5m/s,低於此流速,從測量準確度出發應改用小管徑(jìng),以異徑管連接到管道。但加裝(zhuāng)異(yì)徑管要注意壓力損失的問題。圖1為流量(liàng)計口(kǒu)徑、流速與流量關係的曲線圖,計算儀表口徑(jìng)時可參照。

3.6 大口徑時腐蝕性(xìng)汙水流量計的選擇
腐蝕性汙水流(liú)量計按安裝形式可分為管道式和探頭式(shì)。一般優先選用管道(dào)式腐(fǔ)蝕性汙水流量(liàng)計;當工藝管徑較大且考慮設(shè)備費(fèi)用時,或安裝時不允許管道停流的情況下,可選用(yòng)探頭式腐蝕性汙水流量計(精度可達0.5級)。
(1) 探頭式可裝配球閥,可在管道不停流情況下拆、裝,利於(yú)儀表的(de)在線安裝和維護。
(2) 探頭插入深度隻需很短,對管道阻力小。一般在直管段足夠長時,采用平均流速點測量法,這種方法的測量精度基(jī)本不受雷諾(nuò)係數變(biàn)化的影響,探(tàn)頭的插入(rù)深度僅為R=0.121D;當直管段較(jiào)短時,一般采用中心流速點測量法,插入(rù)深度R=0.5D(其中(zhōng)D為管道直(zhí)徑)。
3.7 工(gōng)藝管道材(cái)質
若連接儀表的管道是(相對於被測介質)金屬導電性的,不需要接電環,若是絕緣性的,則要用接(jiē)地環,可用普通型,它的材質應與被測介質的腐(fǔ)蝕性相適應。若被(bèi)測介質是磨損性的,則宜選用帶頸接地環,以保護進、出口(kǒu)端(duān)的襯裏,延長使用壽命。
3.8 安裝(zhuāng)儀表的工藝管道段的敷設(shè)位置
腐蝕性汙(wū)水流量計的安裝形式可分為三種:一體型、分離型和潛水分離型(xíng)(IP68)。一般情(qíng)況選用一體型,它將流量計的傳感部分和轉換部分(表頭)裝於一體,便於安(ān)裝使用;當管道敷設的(de)位置較高不便(biàn)觀察或安裝在環境差的(de)場合,可(kě)采用分(fèn)離型,分離長度一般不超過30m;當傳感器需要安裝在井下、水下(xià)的被測現場管道上(shàng)時,需要選用潛水分離型。
4、接 地
為了使腐蝕性汙水流(liú)量(liàng)計不受外界(jiè)寄生電勢的幹擾,傳感器應有良好的單獨接地線,接地電阻<10Ω。接地方法要根據廠家的資料或技術人員指導認真執行,常規的接法是:
(1) 當腐蝕性汙水流量計安(ān)裝在已接地的(de)金屬管道上,通過腐蝕性汙水流量計變送器上的(de)接地端子實(shí)現係統(tǒng)電勢平衡,即通過截麵積不小於6mm2的銅芯電線連接至接地端子上(shàng)。
(2) 當腐蝕性汙水流量計安裝在未接地的金屬管道上,2個法蘭均(jun1)通過截麵積不小於6mm2的(de)銅芯電線與管(guǎn)道法(fǎ)蘭相連接(jiē),並接地;將變送器或傳感器接線盒連接至接地端子上,實現(xiàn)係統(tǒng)電勢(shì)平衡。
(3) 當腐蝕性汙水流量(liàng)計安裝在塑(sù)料管道或帶絕緣內襯的管道上,通過附加接地環(huán)實現係(xì)統電勢平衡,接地環通過截麵積(jī)不小於6mm2的銅芯電線連接至接地端子上。
5、應用實例
5.1 管道式腐蝕性汙水流量計在93%濃硫(liú)酸中(zhōng)的應用
工況條件如表1所示。

選型情(qíng)況(kuàng):*先,根據管線(xiàn)尺寸、操作流量和操作密度值,可算出操作情況下的流速為:0.53m/s。這個值比較小,至(zhì)少要(yào)縮徑至(zhì)流速值為1m/s以上,試選用DN65的流量計,可(kě)算出流速為:1.26m/s,這個值合適,故通徑縮二檔選用DN65檔。由於管徑(jìng)不大(dà),管(guǎn)道敷設位置也不特殊,故選用一體型管道式腐蝕性(xìng)汙水流量計。根據介質(zhì)的腐蝕性和操作溫度,可選擇電*材質為哈氏合金(jīn)B,襯裏材質為PTFE。
5.2 探頭式腐蝕性汙水(shuǐ)流量(liàng)計在高含鹽廢(fèi)水中的應用
工況條件如表2所示

選型情況:根據管線尺寸、操作流量和操作密度值(zhí),可算出操作情況下的(de)*小流速為:0.56m/s,*大流速為(wéi):1.32m/s。由於*小流速運行的情況很少,這個流速範(fàn)圍基本能滿足腐蝕性汙(wū)水(shuǐ)流量計的測量範圍要求。由於管徑較大(dà),考慮到費用(yòng)問題,選用探頭式腐(fǔ)蝕(shí)性汙水流量計。由於流量計要安裝在室外儀表井內管道上,故選用潛水分離型(IP68)腐蝕性汙水流量計,專用連接電纜10m,變送器安裝在地(dì)麵1.4m高的2'管上。根據介質的腐蝕性(xìng)和操作溫度,可(kě)選擇儀表本體材質為304SS,電*材質(zhì)為316LSS,襯裏(lǐ)材質為PTFE。
6、結 論
腐蝕性汙水流量計因其(qí)獨特的優點,在石化行業得到了廣泛的應用(yòng)。設計選型時需要考慮的(de)因素,除(chú)了上麵介紹的主要因素,還有儀表(biǎo)的防爆等級、防護等(děng)級(jí),工藝連(lián)接法蘭標準、壓力等級(jí)、供電電壓、儀表精度等(děng)。另外,做好現場安裝和現場接地也是提高腐蝕性汙水流量計準確性和穩定性的重要因(yīn)素(sù)。
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