耐腐蝕汙水流量計的優點及設（shè）計選型時考慮因素

摘要：介紹了耐腐蝕汙水（shuǐ）流量計主要的優（yōu）點和不足（zú）；工（gōng）程設計中需要考慮的（de）主要因素，主要是從被測介（jiè）質的電導率，被測（cè）介質的溫度（dù），當被測液體為（wéi）酸、堿、鹽等高腐蝕性介（jiè）質時的情況，當被測液體為（wéi）髒汙流 (兩（liǎng）相，漿液等) 介質時的情況，工（gōng）藝介質的流速，大口徑（jìng）時耐腐蝕汙（wū）水流量計的選擇，工藝管道材質，安裝儀表的工藝管道段的敷設位置等方麵進行考（kǎo）慮；並介紹了現場應該如（rú）何接地；*後列舉了二個選型應（yīng）用實（shí）例。
耐腐蝕汙（wū）水流（liú）量（liàng）計的工（gōng）作原理是根據法拉*的電磁（cí）感應定律，它由流量傳感器和轉換（huàn）器兩部分組成。廣泛應（yīng）用（yòng）於測量能導電液體或液（yè）固兩相介質的體積流量（liàng），也大量用於各種酸、堿、鹽等高腐蝕性、易結晶的溶液（yè）的流量，當然也可用於純水、汙水等相對簡單的導電介質的（de）流量，是一種應用非常廣泛的（de）流量測量儀表。
1、耐腐蝕（shí）汙水流量計的優點
(1) 傳感器沒有阻（zǔ）礙流體（tǐ）流動的節流件，不會堵塞，非常適合用在含有固體顆粒、結晶物、泥（ní）漿或汙水等的測量。
(2) 沒有附加壓力損失，對於管道壓力不高或不允許降低管道壓力降的情況非常適用（yòng），在大口徑測量中節約泵的能（néng）耗更加明顯。
(3) 僅測（cè）量管襯裏和電*與被（bèi）測介質（zhì）接觸（chù），易選用相應材料測量腐蝕性及（jí）磨蝕性介（jiè）質。用（yòng）於各種酸、堿、鹽等高腐蝕性（xìng）、易結晶的（de）溶液的流（liú）量測量有很大的優勢。
(4) 是一種真實的（de）體積流量測量儀表，儀表係數不受流體組分及物性參數(密度、粘度)、工作狀態(壓力（lì）、溫度)及（jí）電（diàn）導率變化(隻要在閾值以上（shàng）)等的影響（xiǎng），它可在一種典型介質(一般為（wéi）水（shuǐ）)下校準，而用於其他介（jiè）質(液體)時無需附加修正。
(5) 測量範圍大，量程比一般大於10∶1，*高可達（dá）100∶1。流速範圍一般為1～6m/s，也可（kě）擴（kuò）展到0.5～10m/s。
(6) 儀表口徑係列齊全，可從幾毫（háo）米到幾米(目前已有3m產品)。對於大口徑還可（kě）采用探（tàn）頭型(或叫插入式)。
(7) 安裝方便，可水平、垂直或傾斜任意角度（dù）安（ān）裝，對上遊側直管段長（zhǎng）度要求較低(一般（bān）從電*中（zhōng）心至上遊側阻流件距離隻要5倍管徑)，下遊側（cè）隻要（yào）3倍管徑。
2、耐腐蝕汙水流量計的不足
(1) 不能用於低導電率液體，如石油製品、有機溶劑等（děng），亦（yì）不能測量氣體、蒸汽以及（jí）含有較多鐵磁性介質或大量氣泡（pào）的液體。
(2) 由於內襯材料和電絕緣材（cái）料的溫（wēn）度限製，不（bú）能用於較高溫度工況；如未采取特（tè）殊處理，因測量管外（wài）結霜，也不能用於低溫介質測量。
3、工程設計中需要考（kǎo）慮（lǜ）的主要因素
3.1 被測（cè）介質電導率
耐腐蝕汙水流量計測量的流體必須是導電的（de），一般隻要電（diàn）導率超過閾值，即使變化也不影響測量值，但低於閾值將會增大測量誤差；通常要求液體電導率不小於5μS/cm，去（qù）離子水電導率不小於20μS/cm。
3.2 被測介（jiè）質溫度
耐腐蝕汙水流量計一般隻能（néng）用於工藝介質溫度不高於180℃的場合。選型（xíng）時，要根據被測（cè）工（gōng）藝介質的溫度範圍，選（xuǎn）擇測量管內襯材料及傳感器（qì）線圈的漆包線的耐溫等級（jí）。常用測量管襯裏材料有聚（jù）四氟乙烯(PTFE)，適用溫度範（fàn）圍-40～+180℃；氯（lǜ）丁橡膠(Neoprene)，適用溫度＜65℃；聚氨酯橡（xiàng）膠(Polyurethane)，適用溫度＜65℃；
3.3 當被測液體為酸、堿、鹽等高腐蝕性（xìng）介質時因（yīn）為耐腐蝕汙水流量計僅測量管襯裏和（hé）電*與被（bèi）測介質（zhì）接觸，所以隻要選好這兩者的材質即可。耐酸、堿等強腐蝕性介質的襯裏常選用聚四氟乙烯(PTFE)，耐磨損類如礦漿、結晶類介（jiè）質的襯裏可選用聚氨酯（zhǐ）橡膠(Polyurethane)。對於電*材質（zhì）的選擇，一般可查有關防腐蝕手冊，對於（yú）混酸等成份複雜（zá）的介質，應做掛片試驗。
3.4 當被測液（yè）體為（wéi）髒汙流(兩相，漿液等)介質時
(1)當介質含有固體顆粒時，水平安裝易使下半部內襯及電*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（rú）陶瓷或聚氨酯橡膠；電*則采取一些結構（gòu）措施（shī）以防磨損漏（lòu）液。
(2)測量會在管壁附（fù）著和沉澱的物質的流體時，應注意電*的（de）汙染。可選用刮刀式、可更換式。管（guǎn）壁的附（fù）著則可（kě）用（yòng）提高（gāo）流速以起到自清洗作用，或采取比較（jiào）方（fāng）便易清洗管道的（de）連接方（fāng）法。
(3)含有非磁性顆粒或纖維的固液兩（liǎng）相流時，如漿液擦過電*表麵會產生尖峰噪聲，使（shǐ）信號不穩，可選用市電交流激（jī）磁或雙頻激磁儀表。
3.5 工藝介質的流速
儀表口徑（jìng）是（shì）根據管道內平均流速而定的，通常選用與管道相（xiàng）同的口徑或略小些。一般工（gōng）業輸水管道經濟流速為1.5～3m/s，易粘（zhān）附沉積（jī）結垢物質則提高到3～4m/s或更高，礦漿等磨蝕性強的為2～3m/s。耐腐蝕汙水流量計的液體（tǐ）流速範圍（wéi）可在1～10m/s之（zhī）間選用。原理上，上限流速並沒有限製，滿度流量的流速下限一般為1m/s，有些產品為0.5m/s，低（dī）於此流速，從測量準確（què）度出發應改（gǎi）用小管徑，以異徑管連接到管道。但加裝異徑管要注意壓力損失的（de）問題。圖1為流量計口徑、流速與流量關（guān）係（xì）的曲線圖，計算儀表口徑時可參（cān）照。

3.6 大口（kǒu）徑時耐腐蝕（shí）汙（wū）水流量計的選擇
耐腐蝕汙水流量計按安裝形式可分（fèn）為管道（dào）式（shì）和探（tàn）頭式。一（yī）般優先選用管道式耐腐蝕汙水流量計；當工藝管徑（jìng）較大且考慮設備費用時，或安裝時不（bú）允許管道停流的情況下，可選用探頭式耐腐蝕汙（wū）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（kuàng）下拆、裝，利於儀表的在線安裝和維護。
(2) 探頭插入深度隻（zhī）需很短，對管道阻力小。一般在直（zhí）管段足夠長時，采用平均流速點測（cè）量法，這種方法的測量精度基本（běn）不受雷諾係數變（biàn）化的影響，探頭（tóu）的插入深度僅為R=0.121D；當直管段較短時，一般采用中心流速點測量法，插入深度R=0.5D(其中D為管道直徑)。
3.7 工藝管道材質
若連接儀表的管道是(相對於被（bèi）測介質)金屬導電性的，不需要接電環，若是絕緣（yuán）性的，則要（yào）用接地環，可用普通型，它（tā）的材質應與被測介質的（de）腐（fǔ）蝕（shí）性相適應（yīng）。若（ruò）被測介質是磨損性的，則宜選用（yòng）帶頸（jǐng）接地（dì）環，以保護進、出口端的襯裏，延長使用壽命。
3.8 安裝儀表的工藝管道段的敷設位置
耐腐蝕汙水流量計的安裝形式可（kě）分為三種：一（yī）體型、分離型和潛水分離型(IP68)。一般情況選用一體型，它將流量（liàng）計的傳（chuán）感（gǎn）部分和轉換部分(表頭)裝於一（yī）體，便於（yú）安裝（zhuāng）使用；當管道敷設的位置較高不便觀（guān）察或安裝在環境差的場合，可采用分離型，分離長度一般不（bú）超過30m；當傳感器需要安裝在井下、水下的被測（cè）現場管道上時，需要選用潛水分離型。
4、接 地
為了使耐腐蝕汙水流量（liàng）計不受外界寄生電勢的幹擾，傳感器應（yīng）有良好的單（dān）獨（dú）接地線，接地電阻＜10Ω。接（jiē）地方法要根據廠家的（de）資料或技術人員指（zhǐ）導認真執行，常規（guī）的接（jiē）法是：
(1) 當耐腐蝕汙水流量計安裝在已接地的金屬管道上，通過耐腐蝕汙水流量計變送器上的接地端子實現係統電勢平衡，即通過截麵積不小於6mm2的銅芯（xīn）電（diàn）線（xiàn）連接至接地端（duān）子上。
(2) 當耐腐蝕汙水流量計安裝在未接地（dì）的金屬管道上，2個法蘭均通過截麵積不小於6mm2的銅芯（xīn）電線與管道法蘭相連接（jiē），並接地；將變送器或傳感器接線盒連（lián）接（jiē）至（zhì）接地端子上，實現係統電勢平衡。
(3) 當耐腐蝕汙（wū）水流量計安裝（zhuāng）在塑料管道（dào）或帶絕緣內襯的管道上，通過（guò）附加接地（dì）環實現係（xì）統電勢平衡，接地環通過截麵積不小（xiǎo）於6mm2的銅芯電（diàn）線連接（jiē）至接地端子上。
5、應用實例
5.1 管道式耐腐（fǔ）蝕汙水（shuǐ）流量計在93%濃硫酸（suān）中的應用
工況條件如表1所示。

選型情況：*先，根據管線尺寸、操作流（liú）量和（hé）操作密度值，可算出操（cāo）作情況下的流速為：0.53m/s。這個值比較小，至（zhì）少要縮徑至流速值為1m/s以上，試選用DN65的流量計，可算出流速為：1.26m/s，這個值合適，故通徑縮二檔選用DN65檔。由於管徑不（bú）大，管道敷（fū）設位（wèi）置也不特殊（shū），故選用一體型管道（dào）式耐腐蝕汙水流量計。根據介質的腐蝕性和操作溫度，可（kě）選（xuǎn）擇電*材質為哈氏合金B，襯裏材質為PTFE。
5.2 探（tàn）頭式耐腐蝕汙水流量（liàng）計在高含鹽廢水中的應用
工況條件如（rú）表（biǎo）2所示

選型（xíng）情況：根據管線尺寸、操作流量和操作密度值，可算出操作情況下的*小（xiǎo）流速為：0.56m/s，*大流速為：1.32m/s。由於*小流速運行的情況很少，這（zhè）個流速範圍基本能滿足（zú）耐腐蝕汙水流量計的測量範圍要求（qiú）。由於管徑（jìng）較大，考慮到費用問題，選用探頭式耐腐蝕汙水流量計。由（yóu）於流量計（jì）要安裝在室外儀表井內管道上，故選用潛水分離型(IP68)耐腐蝕汙水流量計，專用連接電纜10m，變送器安（ān）裝在地麵1.4m高的2'管上。根據（jù）介質的（de）腐蝕性和操作溫度，可選（xuǎn）擇儀表本體材質（zhì）為304SS，電*材質（zhì）為316LSS，襯裏材質為PTFE。
6、結 論
耐腐蝕（shí）汙水流量計因其獨特的優點，在石化行業得到了廣泛的應用。設計選型時需要考慮的因素，除了上麵介紹的主要因素，還有儀（yí）表的防爆等級、防（fáng）護（hù）等級，工藝連接法（fǎ）蘭標準、壓力等級（jí）、供電電壓、儀表精（jīng）度等。另外，做好現場安裝和現（xiàn）場接地也是提高耐腐蝕汙（wū）水流量計準確性和穩定性的重要因素。

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