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dn50一體式電磁流量計(jì)在西鋼煉鋼工程中的應(yīng)用實(shí)例說明
點(diǎn)擊次數(shù):2037 發(fā)布時(shí)間:2021-01-01 13:42:51
本文以煉鋼廠工程中對(duì)于流量測(cè)量?jī)x表的應(yīng)用,介紹了煉鋼、精煉、連鑄過程中的主要工藝和dn50一體式電磁流量計(jì)的原理和分類,深入分析了dn50一體式電磁流量計(jì)選用需要考慮的問題,并對(duì)影響測(cè)量精度的因素進(jìn)行了探討,指出了dn50一體式電磁流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。
在西鋼煉鋼工程中主要用在110t康斯迪電爐、2臺(tái)90t精煉爐和配套VD工位;三機(jī)三流連鑄機(jī)等三位一體冷卻水檢測(cè)系統(tǒng),此系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝過程是*先將鐵水兌入電爐、精煉爐冶煉脫氣,其次通過連鑄機(jī)澆鑄成具有一定形狀和要求的尺寸規(guī)格的鑄坯。
三位一體核心設(shè)備主要包括電爐主體設(shè)備、供電設(shè)備、煙罩設(shè)備、真空脫氣設(shè)備、澆鋼設(shè)備、切割區(qū)域設(shè)備、連鑄機(jī)本體設(shè)備、引錠桿收集及輸送設(shè)備等。水冷系統(tǒng)主要包括旋轉(zhuǎn)接頭,水泵、水管、足量水源。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)配水量有嚴(yán)格要求,例如結(jié)晶器水流量檢測(cè),噴淋水流量檢測(cè),110噸康斯迪電爐變壓器、爐殼、電*保護(hù)用水及煙罩用水都用dn50一體式電磁流量計(jì)。
1、dn50一體式電磁流量計(jì)的原理和分類
dn50一體式電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)管中導(dǎo)電的流體被看作導(dǎo)體,管道的內(nèi)徑可看作道導(dǎo)體的長,原理圖如圖1所示,兩電*裝到與管道的中心軸和磁場(chǎng)方向組成的平面相垂直,拾取液體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:
由上式看出瞬時(shí)流量只和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成線性關(guān)系,與其他物理量無關(guān),這是dn50一體式電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一。
dn50一體式電磁流量計(jì)按照激磁電流的方式不同分為:直流激磁、交流激磁、低頻矩形波激磁和雙頻激磁。直流激磁適用于測(cè)量金屬液體的流量,如高溫下的鈉、汞等。交流激磁可以避免在電磁表面*化,但容易形成零點(diǎn)漂移。低頻矩形波激磁功耗小,受電*污染后影響小,沒有零漂,很快被人們所接受,成為主要的激磁方式。雙頻激磁是在低頻矩形波激磁基礎(chǔ)上疊加高頻波,改善了低頻矩形波激磁的流動(dòng)噪聲和漿液噪聲。
dn50一體式電磁流量計(jì)由于其無法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)使其市場(chǎng)占有率一直持高。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,流體流過流量計(jì)不會(huì)產(chǎn)生壓力損耗;可以測(cè)量骯臟介質(zhì)、渾濁介質(zhì)以及腐蝕介質(zhì)液固兩相流量;測(cè)量過程不易受液體的密度、溫度、粘度影響;測(cè)速范圍比較寬。雖然dn50一體式電磁流量計(jì)在不斷完善,但仍存在一些不足:不能測(cè)蒸汽、氣體和氣液兩相介質(zhì);容易受到外界磁場(chǎng)干擾影響;對(duì)于導(dǎo)電率較低的介質(zhì)不能測(cè)量,如有機(jī)溶劑或者奶制品等。
2、選用dn50一體式電磁流量計(jì)要考慮的主要因素
2.1 液體導(dǎo)電率
dn50一體式電磁流量計(jì)使用的前提必須導(dǎo)電,不能低于閾值,常規(guī)流量計(jì)閾值一般在10-4~10-6s/m,應(yīng)該根據(jù)型號(hào)定。有機(jī)溶劑和石油制品的導(dǎo)電率較低,因此不能用dn50一體式電磁流量計(jì)來測(cè)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),被測(cè)液體的導(dǎo)電率應(yīng)該比儀表廠商所規(guī)定的閾值的數(shù)量級(jí)要至少要大一個(gè)數(shù)量級(jí)。否則容易引起晃動(dòng)。
2.2 精度等級(jí)
dn50一體式電磁流量計(jì)精度高的誤差大約為±0.5%~±1%,精度低的流量計(jì)大約為±1.5%~±2.5%,價(jià)格也相差2倍左右。因此應(yīng)該合理地選擇流量計(jì),在精度要求不高的地方,選用價(jià)格較低的來減少花銷。有的流量計(jì)精度更高,但是安裝條件要求很高,如溫度20℃~22℃,甚至要做直流校準(zhǔn),減小影響。
2.3 流速和口徑的選擇
流量計(jì)的口徑可以不與管徑一致,應(yīng)根據(jù)流量定。管道的液體經(jīng)濟(jì)流速一般為1.5~3m/s,在這種流速下,流量計(jì)的口徑和管徑一致即可。上線流速理論上是不限的,但是如果襯里不能承受流體沖涮建議不超過5m/s。容易沉積結(jié)垢的液體,應(yīng)選用流速不小于2m/s。
3、影響電磁流量測(cè)量精度的因素
如果dn50一體式電磁流量計(jì)安裝和使用不當(dāng),就會(huì)導(dǎo)致誤差變大,甚至損壞。
3.1 接地環(huán)和電*材質(zhì)的選擇問題
由于被測(cè)液體和電*或接地環(huán)不匹配引發(fā)故障,這種不匹配除了腐蝕問題,還有電*的表面效應(yīng),主要包括:化學(xué)反應(yīng)、*化現(xiàn)象、觸媒作用。接地環(huán)也同樣有這些問題,不過影響程度小些。
3.2 管內(nèi)液體不滿管
由于流量計(jì)安裝的位置不良或者背壓不足,導(dǎo)致液體不能充滿管道,致使測(cè)量值比真實(shí)值要小。如果不滿管比較嚴(yán)重,使電*漏出液面,就沒有辦法測(cè)量液體了。如果流動(dòng)是塞狀流或氣泡流,不僅會(huì)使測(cè)量值不準(zhǔn)確,還會(huì)由于氣泡瞬間碰到電*表面而造成輸出晃動(dòng)。
3.3 液體中含固相
液體中如果含有顆粒,可能會(huì)造成的故障有:電*和襯里表面上覆蓋沉積層、襯里磨損、管道截面積變小。有些比較容易結(jié)晶的液體,當(dāng)流體流經(jīng)流量計(jì)時(shí)引起內(nèi)壁上掛有一層固體,由于使用其他類型流量計(jì)也存在同樣的問題,所以可以選用被測(cè)量管路非常短,且容易拆卸的流量計(jì),在結(jié)晶后能方便拆卸來進(jìn)行維護(hù)。
3.4 安裝
安裝過程中,應(yīng)該將流量計(jì)正負(fù)方向和流體流向一致。避免安裝在強(qiáng)磁場(chǎng)的地方。流量計(jì)不應(yīng)安放到不容易積氣的管道*高點(diǎn),或者自上而下垂直的管路,這樣容易產(chǎn)生排空。流量計(jì)后面不應(yīng)該直接將液體排入大氣,而應(yīng)該有背壓以防止管道不滿管。
4、dn50一體式電磁流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
近些年,dn50一體式電磁流量計(jì)發(fā)展迅速。為了適應(yīng)各種工況需要,dn50一體式電磁流量計(jì)在導(dǎo)管形狀方面、勵(lì)磁方式方面、電*材料和結(jié)構(gòu)都在不斷地進(jìn)行改善。目前,國內(nèi)外主要有下述幾個(gè)發(fā)展方向:
一般dn50一體式電磁流量計(jì)在低速(0.2m/s以下)進(jìn)行測(cè)量時(shí),穩(wěn)定性和精度都很不理想,為了改善其不足,可以用等效截面法設(shè)計(jì)管道結(jié)構(gòu)。避免漏磁干擾,可以采用矩形管道,因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)將切割磁力線的流體的長度L和流體的平均流速v的值提高了,使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值提高了。對(duì)于互相關(guān)算法對(duì)干擾進(jìn)行去除對(duì)低流速情況也非常有效。
dn50一體式電磁流量計(jì)在測(cè)量液體流量的時(shí)候,一般要求流體流經(jīng)管道的時(shí)候是滿管。否則影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。目前非滿管的dn50一體式電磁流量計(jì)有很多測(cè)量方法??梢圆捎么派炜s液位法、電容液位測(cè)量法、微壓計(jì)、多電*法等等。
dn50一體式電磁流量計(jì)目前普遍使用交流供電,功耗較大。主要從微處理器、電路設(shè)計(jì)、勵(lì)磁方式來考慮降低功耗。微處理器技術(shù)不斷地進(jìn)步,使其功能不斷擴(kuò)展,增加了自動(dòng)報(bào)警、自檢定、故障診斷等新的功能,而且聯(lián)網(wǎng)易于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。
dn50一體式電磁流量計(jì)由于測(cè)量原理限制其只能測(cè)量液體導(dǎo)電率不低于5μs/cm的情形。為了解決對(duì)低導(dǎo)電率的液體進(jìn)行測(cè)量,主要考慮電*的大小、形狀以及安裝的方式,信號(hào)傳輸和擬制共模干擾等方面。現(xiàn)在dn50一體式電磁流量計(jì)測(cè)量液體的導(dǎo)電率比傳統(tǒng)低了2~3級(jí),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)乙二醇和甘油這樣低導(dǎo)電率液體進(jìn)行測(cè)量。
5、結(jié)語
系列dn50一體式電磁流量計(jì)流量計(jì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,測(cè)量范圍廣,被廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域。目前國內(nèi)dn50一體式電磁流量計(jì)的測(cè)量精度仍然普遍偏低,提高其測(cè)量精度具有重要的意義。另外,技術(shù)人員應(yīng)該熟悉工藝流程,只有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理使用流量計(jì),才能發(fā)揮其效用。
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在石油化工中dn50電磁流量計(jì)的應(yīng)用與過程控制
在西鋼煉鋼工程中主要用在110t康斯迪電爐、2臺(tái)90t精煉爐和配套VD工位;三機(jī)三流連鑄機(jī)等三位一體冷卻水檢測(cè)系統(tǒng),此系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝過程是*先將鐵水兌入電爐、精煉爐冶煉脫氣,其次通過連鑄機(jī)澆鑄成具有一定形狀和要求的尺寸規(guī)格的鑄坯。
三位一體核心設(shè)備主要包括電爐主體設(shè)備、供電設(shè)備、煙罩設(shè)備、真空脫氣設(shè)備、澆鋼設(shè)備、切割區(qū)域設(shè)備、連鑄機(jī)本體設(shè)備、引錠桿收集及輸送設(shè)備等。水冷系統(tǒng)主要包括旋轉(zhuǎn)接頭,水泵、水管、足量水源。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)配水量有嚴(yán)格要求,例如結(jié)晶器水流量檢測(cè),噴淋水流量檢測(cè),110噸康斯迪電爐變壓器、爐殼、電*保護(hù)用水及煙罩用水都用dn50一體式電磁流量計(jì)。
1、dn50一體式電磁流量計(jì)的原理和分類
dn50一體式電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)管中導(dǎo)電的流體被看作導(dǎo)體,管道的內(nèi)徑可看作道導(dǎo)體的長,原理圖如圖1所示,兩電*裝到與管道的中心軸和磁場(chǎng)方向組成的平面相垂直,拾取液體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:
由上式看出瞬時(shí)流量只和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成線性關(guān)系,與其他物理量無關(guān),這是dn50一體式電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一。
dn50一體式電磁流量計(jì)按照激磁電流的方式不同分為:直流激磁、交流激磁、低頻矩形波激磁和雙頻激磁。直流激磁適用于測(cè)量金屬液體的流量,如高溫下的鈉、汞等。交流激磁可以避免在電磁表面*化,但容易形成零點(diǎn)漂移。低頻矩形波激磁功耗小,受電*污染后影響小,沒有零漂,很快被人們所接受,成為主要的激磁方式。雙頻激磁是在低頻矩形波激磁基礎(chǔ)上疊加高頻波,改善了低頻矩形波激磁的流動(dòng)噪聲和漿液噪聲。
dn50一體式電磁流量計(jì)由于其無法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)使其市場(chǎng)占有率一直持高。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,流體流過流量計(jì)不會(huì)產(chǎn)生壓力損耗;可以測(cè)量骯臟介質(zhì)、渾濁介質(zhì)以及腐蝕介質(zhì)液固兩相流量;測(cè)量過程不易受液體的密度、溫度、粘度影響;測(cè)速范圍比較寬。雖然dn50一體式電磁流量計(jì)在不斷完善,但仍存在一些不足:不能測(cè)蒸汽、氣體和氣液兩相介質(zhì);容易受到外界磁場(chǎng)干擾影響;對(duì)于導(dǎo)電率較低的介質(zhì)不能測(cè)量,如有機(jī)溶劑或者奶制品等。
2、選用dn50一體式電磁流量計(jì)要考慮的主要因素
2.1 液體導(dǎo)電率
dn50一體式電磁流量計(jì)使用的前提必須導(dǎo)電,不能低于閾值,常規(guī)流量計(jì)閾值一般在10-4~10-6s/m,應(yīng)該根據(jù)型號(hào)定。有機(jī)溶劑和石油制品的導(dǎo)電率較低,因此不能用dn50一體式電磁流量計(jì)來測(cè)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),被測(cè)液體的導(dǎo)電率應(yīng)該比儀表廠商所規(guī)定的閾值的數(shù)量級(jí)要至少要大一個(gè)數(shù)量級(jí)。否則容易引起晃動(dòng)。
2.2 精度等級(jí)
dn50一體式電磁流量計(jì)精度高的誤差大約為±0.5%~±1%,精度低的流量計(jì)大約為±1.5%~±2.5%,價(jià)格也相差2倍左右。因此應(yīng)該合理地選擇流量計(jì),在精度要求不高的地方,選用價(jià)格較低的來減少花銷。有的流量計(jì)精度更高,但是安裝條件要求很高,如溫度20℃~22℃,甚至要做直流校準(zhǔn),減小影響。
2.3 流速和口徑的選擇
流量計(jì)的口徑可以不與管徑一致,應(yīng)根據(jù)流量定。管道的液體經(jīng)濟(jì)流速一般為1.5~3m/s,在這種流速下,流量計(jì)的口徑和管徑一致即可。上線流速理論上是不限的,但是如果襯里不能承受流體沖涮建議不超過5m/s。容易沉積結(jié)垢的液體,應(yīng)選用流速不小于2m/s。
3、影響電磁流量測(cè)量精度的因素
如果dn50一體式電磁流量計(jì)安裝和使用不當(dāng),就會(huì)導(dǎo)致誤差變大,甚至損壞。
3.1 接地環(huán)和電*材質(zhì)的選擇問題
由于被測(cè)液體和電*或接地環(huán)不匹配引發(fā)故障,這種不匹配除了腐蝕問題,還有電*的表面效應(yīng),主要包括:化學(xué)反應(yīng)、*化現(xiàn)象、觸媒作用。接地環(huán)也同樣有這些問題,不過影響程度小些。
3.2 管內(nèi)液體不滿管
由于流量計(jì)安裝的位置不良或者背壓不足,導(dǎo)致液體不能充滿管道,致使測(cè)量值比真實(shí)值要小。如果不滿管比較嚴(yán)重,使電*漏出液面,就沒有辦法測(cè)量液體了。如果流動(dòng)是塞狀流或氣泡流,不僅會(huì)使測(cè)量值不準(zhǔn)確,還會(huì)由于氣泡瞬間碰到電*表面而造成輸出晃動(dòng)。
3.3 液體中含固相
液體中如果含有顆粒,可能會(huì)造成的故障有:電*和襯里表面上覆蓋沉積層、襯里磨損、管道截面積變小。有些比較容易結(jié)晶的液體,當(dāng)流體流經(jīng)流量計(jì)時(shí)引起內(nèi)壁上掛有一層固體,由于使用其他類型流量計(jì)也存在同樣的問題,所以可以選用被測(cè)量管路非常短,且容易拆卸的流量計(jì),在結(jié)晶后能方便拆卸來進(jìn)行維護(hù)。
3.4 安裝
安裝過程中,應(yīng)該將流量計(jì)正負(fù)方向和流體流向一致。避免安裝在強(qiáng)磁場(chǎng)的地方。流量計(jì)不應(yīng)安放到不容易積氣的管道*高點(diǎn),或者自上而下垂直的管路,這樣容易產(chǎn)生排空。流量計(jì)后面不應(yīng)該直接將液體排入大氣,而應(yīng)該有背壓以防止管道不滿管。
4、dn50一體式電磁流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
近些年,dn50一體式電磁流量計(jì)發(fā)展迅速。為了適應(yīng)各種工況需要,dn50一體式電磁流量計(jì)在導(dǎo)管形狀方面、勵(lì)磁方式方面、電*材料和結(jié)構(gòu)都在不斷地進(jìn)行改善。目前,國內(nèi)外主要有下述幾個(gè)發(fā)展方向:
一般dn50一體式電磁流量計(jì)在低速(0.2m/s以下)進(jìn)行測(cè)量時(shí),穩(wěn)定性和精度都很不理想,為了改善其不足,可以用等效截面法設(shè)計(jì)管道結(jié)構(gòu)。避免漏磁干擾,可以采用矩形管道,因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)將切割磁力線的流體的長度L和流體的平均流速v的值提高了,使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值提高了。對(duì)于互相關(guān)算法對(duì)干擾進(jìn)行去除對(duì)低流速情況也非常有效。
dn50一體式電磁流量計(jì)在測(cè)量液體流量的時(shí)候,一般要求流體流經(jīng)管道的時(shí)候是滿管。否則影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。目前非滿管的dn50一體式電磁流量計(jì)有很多測(cè)量方法??梢圆捎么派炜s液位法、電容液位測(cè)量法、微壓計(jì)、多電*法等等。
dn50一體式電磁流量計(jì)目前普遍使用交流供電,功耗較大。主要從微處理器、電路設(shè)計(jì)、勵(lì)磁方式來考慮降低功耗。微處理器技術(shù)不斷地進(jìn)步,使其功能不斷擴(kuò)展,增加了自動(dòng)報(bào)警、自檢定、故障診斷等新的功能,而且聯(lián)網(wǎng)易于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。
dn50一體式電磁流量計(jì)由于測(cè)量原理限制其只能測(cè)量液體導(dǎo)電率不低于5μs/cm的情形。為了解決對(duì)低導(dǎo)電率的液體進(jìn)行測(cè)量,主要考慮電*的大小、形狀以及安裝的方式,信號(hào)傳輸和擬制共模干擾等方面。現(xiàn)在dn50一體式電磁流量計(jì)測(cè)量液體的導(dǎo)電率比傳統(tǒng)低了2~3級(jí),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)乙二醇和甘油這樣低導(dǎo)電率液體進(jìn)行測(cè)量。
5、結(jié)語
系列dn50一體式電磁流量計(jì)流量計(jì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,測(cè)量范圍廣,被廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域。目前國內(nèi)dn50一體式電磁流量計(jì)的測(cè)量精度仍然普遍偏低,提高其測(cè)量精度具有重要的意義。另外,技術(shù)人員應(yīng)該熟悉工藝流程,只有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理使用流量計(jì),才能發(fā)揮其效用。
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