电磁流量计在压载水处理系统中的应用.pdf
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1、102材料与工艺 广东造船 2023 年第 3 期(总第 190 期)作者简介:孔 清(1990-),男,工程师。主要从事船舶压载水处理系统设计工作。郑德康(1991-),男,工程师。主要从事船舶压载水处理系统设计工作。收稿日期:2022-06-22电磁流量计在压载水处理系统中的应用孔 清,郑德康,李 超,卢晓伟(青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司,青岛 266101)摘 要:电磁流量计在船舶压载水处理系统应用广泛。本文介绍其工作原理以及在压载水处理系统上的应用和选型。同时详细介绍了电磁流量计在现场实际安装的注意事项。最后结合实际案例,分析电磁流量计在压载水处理系统中的常见故障及解决方案。关键词
2、:电磁流量计;压载水;安装;故障分析中图分类号:U662.3 文献标识码:AApplication of Electromagnetic Flowmeter in Ballast Water Treatment System KONG Qing,ZHENG Dekang,LI Chao,LU Xiaowei(Sunrui Maritime Environment Engineering Co.,Ltd.,Qingdao 266101)Abstract:Electromagnetic flowmeter is widely used in the field of ship ballast wa
3、ter treatment system.This paper introduces its working principle,the application and selection in ballast water treatment system.In addition,the precautions for the on-site actual installation of electromagnetic flowmeter are introduced in detail.Finally,the common faults of electromagnetic flowmete
4、r in ballast water treatment system are analyzed in combination with the on-site actual cases and the corresponding solutions are proposed.Key words:Electromagnetic Flowmeter;Ballast Water;Installation;Fault Analysis1 前言在工业生产中,常采用流量计作为液体流量测量的仪表,以实现设备的精准控制以及整个系统的正常自动运行。流量计的种类较多,根据测量原理及测量方式不同,可分为:电磁流量
5、计、转子流量计、差压流量计、涡街流量计等。在压载水处理系统领域,对流量计的测量精度要求不是特别高,而对运行稳定性、安装维护方便等要求较高,电磁流量计以其运行稳定性较好、安装简便、后期维护便利等优点被广泛应用。2 电磁流量计测量原理电磁流量计可以用于测量密闭管道中导电性液体的体积流量,其测量原理是基于法拉第电磁感应定律1,即导体在磁场中运动时会产生感应电动势。电磁流量计由传感器和变送器两部分组成。其中,传感器安装在被测量流体管道上,用于测量感应电压。测量原理如下:在传感器内装有励磁线圈,通电后能在传感器测量管上下两端产生磁感线,当被测流体以一定速度流经测量管时,相当于运动的导体切割磁感线,从而在
6、流体内部产生感应电动势。在传感器内壁安装有一对测量电极,该测量电极与被测流体接触,可将感应电动势引出至变送器内并将其数值放大,最终转换成其它信号进行记录和输出。感应电压 Ue 的大小与流体的流速成正比,因此通过获取感应电压并基于管道横截面积等参数进行换算,即可得出被测流体的体积流量,计算公式如下2:Ue=BLv (1)Q=Av (2)式中:Ue感应电动势;B磁场强度;L电极间距;v流速;103GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船 2023 年第 3 期(总第 190 期)材料与工艺Q体积流量;I电流强度;A管道横截面积;电磁流量计测量原理图,如图 1 所示。图 1 电磁流量计
7、测量原理示意图3 电磁流量计安装位置及选型针对 BalClor 支路电解法压载水处理系统,有三处管路需要设置电磁流量计:一是压载主管路上,用于监测主管路中海水的流量,可反馈给整流器进行电解电流和电压的调节;二是电解单元模块入口,用于监测电解单元入口流量,确保进入电解单元的海水流量处于额定范围内;三是加药单元出口,针对一套加药单元用于两支路加药的处理方式,为控制和调节两支路的加药量,需要在两支路上分别设置流量计。电磁流量计在压载水系统的安装位置,如图 2 所示。图 2 电磁流量计在压载水系统的安装位置图电磁流量计根据安装方式不同,可分为一体式和分体式两种。其中:变送器直接安装在传感器本体上的为一
8、体式,它适用于安装在空间较大或人员操作方便的处所;变送器和传感器分离安装的为分体式,两者之间通过外部信号电缆连接,适用于安装空间小或人员操作不方便的处所。通常,电解单元和加药单元要求操作空间较大,因此该两处使用的电磁流量计可选用一体式;主管路流量计安装在压载水主管路上,因压载主管一般布置在机舱底层,其空间狭小、操作不便,此处电磁流量计可选用分体式。另外,根据被测量流体属性选择合适的传感器衬里材质。针对支路电解法压载水处理系统被测量流体为海水或次氯酸钠溶液,其中海水介质可选用硬橡胶、氯丁橡胶、PU聚氨酯等衬里材质;对于次氯酸钠溶液,可选用聚四氟乙烯(PTFE)、少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙
9、烯的共聚物(PFA)、陶瓷等耐腐蚀性强的衬里材质。综合考虑性价比,通常海水介质选用硬橡胶,次氯酸钠介质选用 PTFE 或 PFA。4 安装注意事项电磁流量计的功能是测量管道内流体的体积流量,其安装位置直接影响着测量精度和稳定性,其使用寿命也与安装位置有较大关系,因此在设计和现场安装时必须满足安装要求。4.1 保证满管测量状态当被测流体中出现气、水混合或管路中出现气体聚集时,会增大测量误差,因此严禁在管道的最高点或在向下排空管道的上方安装电磁流量计,存在容易发生气体积聚或形成气泡的风险。通常,最佳安装位置是管道低点(如可能出现沉积物聚集,需要设置泄放口)以及水流向上的竖直管道上,如图 3 所示。
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