硫酸計量表
電磁流量計使用前提是被測介質(zhì)必須是導電的，而硫酸（濃度5%～99.4%）的電導率在2.1×10-1～8.5×10-3（s/cm），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，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(zhì)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(nèi)壁光滑，在整個測量管內(nèi)壁涂上絕緣襯里，其中電極采用哈氏合金。
電磁流量計：
電磁流量計的工作原理是法拉第電磁感應定律，在電磁流量計中測量管內(nèi)導電介質(zhì)相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場，當有導電介質(zhì)流過時，則會產(chǎn)生感應電壓，管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應電壓，測量管道通過不導電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。
應用行業(yè)：
適用于測量封閉管道中導電液體和漿液的體積流量，如潔凈水、污水、各種酸堿鹽溶液，泥漿、礦漿、紙漿以及食品方面的液體等，廣泛應用于冶金、造紙、水處理、化工、輕工、紡織、電力和采礦等行業(yè)。
主要特點：
·*的抗腐蝕能力，幾乎可測任何導電液體
·測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響
·抗干擾力強，幾乎不受外界干擾
·儀表內(nèi)部無任何阻流部件，無壓損，屬于節(jié)能型儀表
·直管段要求低，可在線標定
·具有自檢和自診斷功能，方便檢修
·在現(xiàn)場可根據(jù)用戶實際需要在線修改量程
技術參數(shù)：
儀表型號 | HLLDG型（執(zhí)行標準：JB/T9248-1999） |
精度等級 | 0.5級 |
介質(zhì)電導率 | ＞5μs/cm |
可測低流速 | 0.1米/秒 |
可測高流速 | 15米/秒 |
量程比 | 1:20，可按客戶要求訂制 |
顯示器 | 標配 |
信號輸出 | 脈沖/4-20mA（負載電阻0-750Ω） |
供電電源 | 220VAC,允差15%或+24VDC，紋波≤5% |
通訊接口 | 可選RS485 |
通訊協(xié)議 | MODBUS、HART、Profibus等 |
測量管體（襯里）材質(zhì) | 氯丁橡膠、聚氨酯、PTFE、PFA、F46等耐腐材料 |
測量元件（電極）材質(zhì) | 316L不銹鋼、鈦合金、哈氏合金、鉭合金、鉑銥合金、碳化鎢等 |
防爆等級 | Exd[ia]qIICT5 |
防護等級 | IP65，可選IP68 |
整機功耗 | ＜15W |
儀表通經(jīng) | DN10-DN2000 |
安裝方式 | 法蘭安裝，可選法蘭夾持、螺紋連接 |
公稱壓力 | 1.6MPa或訂制 |
介質(zhì)溫度 | ＜180℃ |
環(huán)境溫度 | -30℃-60℃ |
電磁流量計在廢硫酸裝置中的應用：
硫酸是一種主要的煉油工業(yè)原料,但在煉油裝置使用的過程中,硫酸的濃度會逐漸降低,降低到一定程度后會變成廢硫酸排放出去,從裝置中排出的廢硫酸具有很強的腐蝕性,對環(huán)境也有污染,而且也浪費了資源。因此許多煉油企業(yè)都有廢硫酸回收裝置,對廢硫酸重新加工,使其濃度提高以達到循環(huán)利用。在廢硫酸回收裝置中,設置了很多儀表用來檢測整個工藝過程參數(shù),比如溫度儀表、壓力儀表、流量儀表、液位儀表、分析儀等。本文通過與其他流量計在精度、安裝等方面進行選型對比,得出結論電磁流量計是適合硫酸流量測量的儀表。因此在青海2.5萬噸／年廢硫酸回收裝置設置電磁流量計用于測量硫酸的流量,不僅提高了測量準確度和精度,確保了企業(yè)經(jīng)濟效益。文中又對硫酸裝置中儀表的選型、選材、安裝及出現(xiàn)問題的解決辦法進行研究。同時設計本裝置中所有的檢測儀表,將其運用到自動控制系統(tǒng)中,提高了整個裝置的自動化水平。華陸電磁流量計是利用法拉第電磁感應定律來測量導電液體的儀表,具有精度高、安裝簡單、耐腐蝕性強、可靠性高、容易變更范圍等優(yōu)點,目前在已經(jīng)廣泛應用。硫酸是一種被廣泛應用在國民經(jīng)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(zhì)儀表材料的選擇
常用在儀表上的材質(zhì)大約有20多種，而用在硫酸測量上的HLLDG/Y-50/H2SO4儀表材質(zhì)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(tài)下也差別很大。
1.1 碳鋼
作為廉價的鋼材—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(huán)境下大氣對碳鋼也有腐蝕。碳鋼大量應用于濃度為80%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(chǎn)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～102%的發(fā)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，腐蝕率達到高值。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?。?%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(tài)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
華陸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(jù)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(chǎn)生，因此，當導電的被測介質(zhì)垂直于磁力線方向流動時，在介質(zhì)流動和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一個感應電動勢Ex：
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；
υ——被測介質(zhì)在磁場中運動的速度，cm/s。
因體積流量Qυ（cm3/s）與流體速度υ的關系為：
將式（2）代入（1）中，即得：
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(jù)此可以測出流量。
2.2 轉換器
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(wěn)定性和測量精度。轉換器向傳感器提供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(tǒng)，經(jīng)高輸入阻抗放大器放大、濾波和自動零點調(diào)整及增益控制后，經(jīng)高性能、高精度信號轉換，將模擬信號轉換為數(shù)字量。
HLLDG/Y-50/H2SO4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(zhì)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(zhì)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(nèi)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
電磁流量計使用前提是被測介質(zhì)必須是導電的，而硫酸（濃度5%～99.4%）的電導率在2.1×10-1～8.5×10-3（s/cm），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(zhì)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(nèi)壁光滑，在整個測量管內(nèi)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(nèi)始終充滿液體，傳感器可以安裝在U型管道的底部；
（2）直管段要求：前5D和后2D（D為管道直徑）；
（3）避開震動大、電磁干擾大、周圍環(huán)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(guī)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100m。
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(zhì)量濃度的高濃度循環(huán)酸。從吸收塔、干燥塔，到酸冷卻器、循環(huán)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。
目前，在青海硫酸裝置中，選擇用華陸電磁流量計測量硫酸的流量。HLLDG/Y-50/H2SO4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5μS/cm的導電液體。變送器幾乎沒有壓力損失，內(nèi)部無活動部件，用涂層或者襯里容易解決腐蝕性介質(zhì)對流量測量儀表腐蝕的問題。電磁流量計流量檢測過程不受被測介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度及流動狀態(tài)等變化的影響，沒有測量滯后的現(xiàn)象，具有測量精度高、量程比大（可達1000∶1）等優(yōu)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，對提高生產(chǎn)和產(chǎn)品收率都是十分有效的。
