电磁流量计在石油化工工程中的选择及应用

电磁流量计在石油化工工程中的选择及应用

Summary：在石油化工生产过程中，至关重要的环节就是流体流量参数的检测与控制，关系到整个生产过程的安全与质量。所以针对流量测量，如果能做到更为高效、快速、及时、准确，就可以较为显著地提高产品的品质、降低企业的成本、提升企业安全生产和节能环保的能力。Keys：电磁流量计;石油化工;选型;应用引言在石油化工行业中流量仪表是很重要的生产工具，也是不可或缺的生产工具。随着工业水平的提升，对于流量仪表的要求也更加的严格。虽然在实际的生产中已经有了一百多种流量仪表，但是，就目前而言还没有研发出能够适用于多场景、多方向、多维度的流量仪表。所以，想要加快对于测量产生的流量要对于仪表的选择有严格的要求。1流量仪表主要类型1.1差压式流量计差压式流量计主要由节流装置、引压管路、差压变送器三部分构成，其工作原理是利用能量守恒定律来得出流量测定结果。流体经过节流装置时，因节流装置阻碍，流束断面的变化，使流速降低，流体的部分动能转换成为静压能，使流体对于管壁的压力增加。当流体通过以后，流速加快，部分静压又转换为动能，管壁所受压力减小，导致节流装置的前后出现压力差，并通过测量流体压力差来实现流量的测定。根据伯努方程推导可知，静压差与流量的平方成正比。差压流量计结构简单，测量口径一般在50mm~1000m，测量误差约在0.5~3%之间。标准化；技术应用成熟；结构简单耐磨；应用广泛，能够适用于绝大多数的流体；能抗微气泡干扰。差压式流量计能够由不同厂家规模化生产，成本较为低廉。但是其需要经过节流装置，使流体压力损失较大，测量范围度不广（基本只能够达到3:1～4:1），且测量精度不高，对于测量精度要求较高的行业不太合适。1.2电磁流量计

电磁流量计由传感器和转换器等组成，其工作原理是利用法拉第电磁感应定律来完成测量。导电流体在垂直于磁场方向的非磁性导管中流动，切割磁力线产生电动势，在与测量管轴线和磁力线成垂直的管壁安装了一对检测电极，将感应电势检出。由公式：E=BVD得出Q=D2πV/4。最终将电动势换算为流量。此类流量计测量灵敏度和精度都较高，普遍应用于导电性、导磁性比较好的流体。由于测量管道内没有阻流装置，不会引起阻塞，测量管段几乎无压力损失，符合节能环保要求。2电磁流量仪表选型注意事项2.1电磁流量仪表功能选用电磁流量仪表要将被测物质的物性和测量要求结合起来，然后再选择合适的仪表。当前，使用于石油化工行业的仪表主要有电子式和机械式两种，在选择仪表时，要根据实际要求来进行选择，防止仪表出现机械损坏或者电气事故。例如，在测量前必须预先进行被测流体流量预估，以此来选择合适量程的仪表。否则，量程过小会出现仪表损坏，量程过大则测量精度不够。2.2测量物体性质选用测量仪表要勘察好被测物体的具体性质，例如压力、密度、温度、粘度、导电性及腐蚀性等。通过仔细勘察，选择能够满足测量需求且避免对仪表、物质造成污染或损坏。举例来说，在测量丁二烯流量时，由于其所含物质会与铜发生化学反应，因而在仪表选择时，与其直接接触的部位不能够选用铜质元件。3应用案例分析3.1在MTO装置中的应用3.1.1根据被测介质的腐蚀性特性选择电极材料电磁流量计中的电极起着重要的传输电信号的作用。电信号的传递是否准确，关系到整个电磁流量计精度、准确度，是至关重要的一个环节。而信号传递的准确性主要的影响因素是电极表面质量及材料性能，所以不同的介质流量应选择与之相适应的电极材料，这样才能尽可能保证测量的准确性，同时延长整个流量计的使用寿命。表1是石油化工行业常见电极材料的耐腐蚀性能，针对上述装置，20%碱液和氨液属于强腐蚀介质，选用哈氏合金作为电极材料。循环浆液的腐蚀性不高，则选用304L不锈钢作为电极材料，这样选择满足测量要求准确性和经济性要求，仪表运行至今效果良好。表1电极材料的耐腐蚀性能3.1.2根据被测介质的磨损性及温度来选择衬里材料衬里敷设于流量计测量管内侧，衬里必须是电绝缘材料。根据表2石油化工行业常见衬里材料的性能，在20%碱液管道、氨水管道上，电磁流量计选用PTFE作为衬里材料，介质的温度也在PTFE的适用范围之内。PTFE是石油化工行业比较常用的衬里材料。但是循环浆液因为介质可能含有催化剂等杂质，选择聚氨酯橡胶性能尚可，且耐磨性相当于天然橡胶的10倍，但是它的缺点是耐温太低;氯丁橡胶更适合大口径的传感器，所以针对循环浆液就最好选用PFA作为衬里材料，提高其耐磨性。这种选择使得装置运行效果安全且高效。表2常用衬里材料的性能及其适用范围3.2在公用工程部分的应用目前正在建设中或已建成的石油化工装置中，公用工程部分循环冷水管道、新鲜水管道通常选用电磁流量计来测量流量。管道的主要特点是:循环冷水管道工艺管径大、压力低、水中含有氯化物等腐蚀性介质;且循环冷水管道和新鲜水管道经常敷设在地面以下。这就要求流量计首先安装方便，电磁流量计可水平、垂直或倾斜任意角度安装。但是在这种场合选用电磁流量计需注意:(1)需维护方便，电磁流量计应选用分体式，传感器装于工艺管道，转换器可装在传感器附近或仪表室，相距数十到数百米。这样，转换器既可放在地面以上，也可远离相对恶劣的现场环境，电子部件的检查、调整和设定比较方便。但是在安装过程中，对敷线的要求就比较严格，否则易引入干扰信号。(2)根据国标GB/T4208—2017，关于外壳防护等级的标准为:IP65为防喷水型，IP66为防止猛烈喷水型，IP67为短时间防浸水型，IP68为连续浸水型，能长期在水中工作。循环冷水管道和新鲜水管道常敷设在地面以下，一般会设置仪表井来安装电磁流量计的传感单元，因此此种工况下，电磁流量计的传感器的外壳防护等级应选IP68。3.3在陆地油田的应用当前国内油田深井与超深井钻井都存在高密加重材料浪费的问题，要想实现加重材料的高效回收利用，需要根据钻井液的粘度、密度差异性的变化以及离心机相关参数变化，通过计算流量仪表传感器获取的信息数据来确定离心机的处理量和工作转速，最后利用计算机进行精确控制，最终达到回收利用的目的。在此过程中，流量仪表的选型极为关键，应从流量仪表的工作原理及特性来进行选择：一是由于质量流量计抗腐蚀性较差予以排除；二是从即时控制和测量精度要求考虑，排除转子流量计、差压流量计、超声波流量计与涡街流量计；三是从粘度要求考虑，排除涡轮流量计。最终，选用具备能够测量导电性、腐蚀性流体的电磁流量计，通过现场安装测试后，发现其能够满足设计需求。结束语电磁流量计具有精度高、可测范围大、压损小、可靠性好、使用方便、维护量小等特点，在石油化工行业得到了广泛的应用。但同时也因为其本身的一些局限性，要求用户在正确地选择和应用电磁流量计之前应充分掌握测量工况的各项条件及其流量计本身的各项要求。只有这样才能正确地选择、应用电磁流量计，保证测量精度，为安全生产打下坚实的基础。Reference［1］卿