摘要： 本文以仕乐克电磁流量计在兖州煤业榆林能化有限公司年产 60 万吨甲醇装置水煤浆生产中的应用为例，分析了电磁流量计作为计量和检测仪表在测量控制过程中的重要作用，并针对其在使用过程中出现的流速、衬里、电极和阻尼等问题提出了相应的应对措施和解决方案。

 

        电磁流量计由直接接触管道介质的传感器和上端信号转换器两部分构成。其工作原理以法拉第电磁感应定律为基础，可用来测量电导率大于 5 m m /cm 的导电液体的流量，是一种测量导电介质流量的仪表。兖州煤业榆林能化一期年产 60万吨煤制甲醇项目中煤浆及渣水管道的设计和选型采用的是电磁流量计，但各个公司研发的电磁流量计的实际使用效果差别较大，给工程项目的统一管理带来很大困难，这一问题也成为煤化工行业专业人员不断改进的课题。

 

一、水煤浆特性

        兖州煤业榆林能化一期年产 60 万吨煤制甲醇项目中的德士古气化炉采用浓度为 65 % 的水煤浆。这种水煤浆是由大约 65 % 的煤、34 % 的水和 1 % 的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出巨大的环保节能优势。尤是近几年来采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆可以在不增加费用的前提下大大提高其环保效益。

 

二、电磁流量计的原理和结构

        电磁流量计的工作原理以法拉第电磁感应定律为基础。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第电磁感应实验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当其中有导电介质流过时，两端会产生感应电压，其大小可通过管道内部的两个电极测量得到。测量管道通过不导电的内衬（橡胶、特氟龙等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。

 

        电磁流量计由流量传感器和转换器（又称为换能器）两部分组成。测量管上下装有激磁线圈，通激磁电流后产生的磁场穿过测量管，产生的感应电压由一对装在测量管内壁、与液体相接触的电极检出并送到转换器。激磁电流则由转换器提供。

 

三、电磁流量计的安装

        电磁流量计在安装过程中应注意以下两点：

        （1）电磁流量计信号比较弱，满量程时只有几毫伏，特别是当流量很小时，只有几微伏，外界稍有干扰就会影响测量精度。因此，流量计的安装应该远离强磁场设备，传感器的测量管、外壳、引线的屏蔽线以及传感器两端的管道都必须单独接地，决不能与其他电器设备的接地共用，这是电磁流量计的特殊安装要求。

        （2）电磁流量计的测量对工艺介质震动和流体扰动非常敏感。因此，流量计安装时应避开强震动、强腐蚀性的场所。同时，在工艺不允许流量中断的道中安装流量计时应加装截止阀。流量计传感器上游也应该预留一定长度的直管段，一般为 5~10 D。电磁流量计可以水平、垂直或倾斜安装，但要保证测量管与工艺管道同轴，并保证测量管内始终充满液体。

 

四、仕乐克电磁流量计的应用

        本文以仕乐克电磁流量计在本公司的应用为例，探讨了其在使用过程中出现的问题，并提出了相应的解决方法。

 

1. 流速问题

        兖州煤业榆林能化一期年产 60 万吨煤制甲醇项目中的煤浆泵选用的是 Feluwa隔膜式活塞泵，煤浆管线为 DN200，电磁流量计设计压力为 6.0 M Pa，正常流量为 60 m3 /h，流速低于 0.5 m /s。流速是流量计运行不稳定的重要原因之一。仕乐克电磁流量计在实际使用中，流速大小对流量的影响很小，最适流速为 0.3 m /s。

 

        煤浆泵是一种活塞式的浆液泵，可通过改变泵的行程来改变泵流量。其输送的流量为脉动流量，脉动大，稳定性差。与常见的离心泵相比，流体的流场非常不稳定，对电磁流量计的在线测量影响较大。由于流体内脉动流的流场变化大且不稳定，使电磁流量计测量信号不稳定，电磁流量转换器输出的电流控制信号变化大，对整个水煤浆气化炉系统的控制造成很大的影响。

 

2. 衬里和电极问题

        针对煤浆管线高达 6.0 M Pa 的压力，浓度为 60% 的煤浆中固体颗粒对管壁的冲刷相当严重，仕乐克电磁流量计选择了耐冲刷、耐磨损的增强聚四氟乙烯 (ETFE)材料。自兖州煤业榆林能化一期年产 60 万吨煤制甲醇项目投投产 4 年以来，衬里基本完好。

 

        水煤浆的测量电极一般选用不锈钢涂覆碳化钨电极，它的特点是电极前端涂覆碳化钨，耐磨好性，使用时间长，同时由于电极是由两种不同的金属材料组成的，电极间会产生直流电压，称为极化电压。极化电压的大小取决于电极材料的“极化电位”，不同的液体和金属电极之间也会产生极化电压，一般为几毫伏至几百毫伏，在水煤浆测量中，水煤浆的电导率一般为 20 ms/cm 且不稳定，接近电磁流量计测量介质的电导率下限，会造成电磁流量计信号出现较大波动，严重时甚至造成系统跳车停产事故。解决的办法为，在传感器生产过程中对不锈钢碳化钨电极进行预处理以减轻或消除极化电压，或改用其他适合水煤浆测量的金属电极，如果是管道内测量介质污染电极，则必须清理电磁传感器管壁和电极表面的垢状物体和铁磁性物质，避免其对水煤浆测量产生的影响。

 

3. 阻尼问题

        在流量计的运行过程中，仪表的稳定指示与安全运行是一对长期存在的矛盾。德士古气化炉煤浆电磁流量计一般设计为三选二低联锁跳车。在流量计的运行过程中，阻尼时间设置短，流量计运行势必不稳定，波动较大；如果阻尼时间设置较长，仪表表面看起来运行稳定，但当煤浆泵停运或煤浆管线堵塞时，流量计示数不能快速下降，无法及时反映实际生产状况，甚至可能造成过氧爆炸。仕乐克电磁流量计是采用低噪音电极和抗噪音转换器来降低流量显示波动的，因此，只有合理设置阻尼时间，才能既保证安全生产，又保证仪表的稳定运行。

 

五、结 语

        近年来，以煤炭为原料制备甲醇及相关的化工项目不断深入发展，以电磁流量计作为测量煤浆等砂浆型介质的流量测量仪表的应用范围不断扩大。仕乐克电磁流量计作为国产流量计在兖州煤业榆林能化一期 60 万吨甲醇项目煤浆流量监测的实际应用中相对可靠，通过这几年的不断改进，攻克了很多技术难关，保证了整个生产的安全稳定运行。