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6.7 與流體接觸零部件材料的選擇
SV008iG5-2
與流體接觸的傳感器零部件有襯里或絕緣材料制成的測量管、電極、接地環和密封墊片,其材料的耐腐蝕性、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對流體的適應性。由于零部件少,形狀簡單,材料選擇靈活,電磁流量傳感器對流體的適應性強。
襯里材料或直接與介質接觸的測量管
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常用襯里材料有氟塑料、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。近年有采用高純氧化鋁999.7AI2O3)陶瓷制成襯里的,但只限中小口徑傳感器。 氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體,如工業用水、廢污水及弱酸堿,價格為低廉。氟塑料具有優良的耐化學腐蝕性,但耐磨性差,不能用于測量礦漿液。氟塑料中早應用的是聚四氟乙烯,因與測量管間僅靠壓貼,無粘結力,不能用于負壓管道,后開發各種改性品種,實現注塑成形,與測量管有較強結合力,可用于負壓, 聚氨酯橡膠有極好的耐磨耗性,但耐酸堿的腐蝕性較差。它的耐磨性相當于天然橡膠的10倍,適用于煤漿、礦漿等;介質溫度要低于40~60/70℃。氧化鋁陶瓷有極好的耐磨耗性和對強酸堿的耐磨腐蝕性,耐磨性約為聚氨酯橡膠的10倍,適用于具有腐蝕性的礦漿;但性脆,安裝夾緊時疏忽易碎,可用于較高溫度120~140/180℃但要防止溫度劇變,如通蒸汽滅菌,一般溫度突變不能大于100℃,升溫150℃ 要有10min時間。 通用型EMF幾種材料的壓力溫度大體適用范圍可參閱4。
2 電極和接地環材料
電極對測量介質的耐腐是選擇材料首先考慮的因素,其次考慮是否會產生鈍化等表面效應和所形成的噪聲。
1選擇耐腐蝕材料 EMF電極的耐腐蝕性要求很高,常用金屬材料有含鉬耐酸鋼Icr18Ni12Mo2Ti,哈氏合金耐蝕鎳基合金B、C、鈦、鉭、鉑銥合金,幾乎可覆蓋全部化學液。此外還有適用于漿液等的低噪聲電極,它們是導電橡膠電極、導電氟塑料電極和多孔性陶瓷電極,或包覆這些材料的金屬電極。在原則上電極材料的選擇應從使用者借鑒該介質在其他設備的應用實際和以往的經驗來確定。有時后要做必要的實驗,如現場取液體樣品在實驗室做待用材料的腐蝕性試驗。好的實驗是現場掛片,這是接近實際應用條件的腐蝕性試驗,可以得出比較可靠能否適用的結論。
2避免電極表面效應 電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素,但有時候電極材料對被測介質有很好的耐腐蝕性,卻不一定就是適用的材料,還要避免產生電極表面效應。電極表面效應分為表面化學反應、電化學和極化現象以及電極的觸媒作用三個方面。 化學反應效應如電極表面與被測介質接觸后,形成鈍化膜或氧化層。他們對耐腐蝕性能可能起到積極保護作用,但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會被氧化,生成絕緣層。對于避免或減輕電極表面效應的介質------電極材料匹配,還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可查,只有一些有限經驗,尚待在實踐中積累。 接地環連接在塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端,他們的耐腐蝕要求比電極低,充分有一定腐蝕,定期更換。通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大從經濟上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環。
7、 安裝使用注意事項
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7.使用時應注意的一般事項 液體應具有測量所需的電導率,并要求電導率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產生電導率不均勻場所,例如其上游附近加入藥液,加液點好設于傳感器下游。使用時傳感器測量管必須充滿液體非滿管型例外。有混合時,其分布應大體均勻。 液體應與地同電位,必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時,輸送液體產生摩檫靜電等原因,造成液體與地間有電位差。
7.2 流量傳感器安裝
安裝場所通常電磁流量傳感器外殼防護等極為IP65GB 4208規定的防塵防噴水級,對安裝場所有以下要求。
測量混合相流體時,選擇不會引起相分離的場所;測量雙組分液體時,避免裝在混合尚未均勻的下游;測量化學反應管道時,要裝在反應充分完成段的下游;
2 盡可能避免測量管內變成負壓;
3 選擇震動小的場所,特別對一體型儀表;
4 避免附近有大電機、大變壓器等,以免引起電磁場干擾;
5 易于實現傳感器單獨接地的場所;
6 盡可能避開周圍環境有高濃度腐蝕性氣體;
7 環境溫度在-25/-10~50/600℃范圍內,一體形結構溫度還受制于電子元器件,范圍要窄些;
8 環境相對濕度在10~90范圍內;
9 盡可能避免受陽光直照;
10 避免雨水浸淋,不會被水浸沒。如果防護等級是IP67防塵防浸水級或IP68 防塵防潛水級,則無需上述8、10兩項要求。
2 直管段長度要求
為獲得正常測量精度,電磁流量傳感器上游也要有一定長度直管段,但其長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。90o彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線不是傳感器進口端連接面5倍直徑5D長度的直管段,不同開度的閥則需10D;下游直管段為2~3D或無要求;但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內。各標準或檢定規程所提出上下游直管段長度亦不一致,匯集如表2所示,要求比通常要求高。這是由于為保證達到當前0.5級精度儀表的要求。 SV008iG5-2擾流件名稱 標準或檢定規程號 ISO 6817 ISO 9104 JIS B7554 ZBN 12007 JJG 198 上游 彎管、形管、全開閘閥、漸擴管 10D 或制造廠規定 10D 5D 5D 10D 漸縮管 可視作直管 其他各種閥 10D 下游 各類 未提要求 5D 未提要求 2D 2D 如閥能開使用時,應按閥截流方向和電極軸成45o角度安裝,則附加誤差可大為減少。
3 安裝位置和流動方向
傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可,不受限制。但測量固液兩相流體好垂直安裝,自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重,低流速時固相沉淀等缺點。 水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,不要處于垂直于地平線,因為處于地步的電極易被沉積物覆蓋,頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面,使輸出信號波動。5所示管系中,c、d為適宜位置;a、b 、e為不宜位置,b處可能液體不充滿,a、e處易積聚氣體,且e處傳感器后管段短也有可能不充滿,排放口好如f形狀所示。對于固液兩相流c處亦是不宜位置。
4 旁路管、便于清洗連接和預置入孔
為便于在工藝管道繼續流動和傳感器停止流動時檢查和調整零點,應裝旁路管。但大管徑管系因和位置空間限制,往往不易辦到。根據電極污染程度來校正測量值,或確定一個不影響測量值的污染程度判斷基準是困難的。除前文所述,采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表,可解決一些問題外,有時還需要清除內壁附著物,則可按6所示,不卸下傳感器就地清除。SV008iG5-2 對于管徑大于1.5~1.6m的管系在EMF 附近管道上,預置入孔,以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內壁。

5 負壓管系的安裝
氟塑料襯里傳感器須謹慎地應用于負壓管系;正壓管系應防止產生負壓,例如液體溫度高于室溫的管系,關閉傳感器上下游截止閥停止運行后,流體冷卻收縮會形成負壓,應在傳感器附近裝負壓防止閥,如7所示。有制造廠規定PTFE 和PFA 塑料襯里應用于負壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時使用的壓力必須分別大于27、40、50KPa.
6 接地
傳感器必須單獨接地接地電阻100Ω以下。分離型原則上接地應在傳感器一側,轉換器接地應在同一接地點。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護管道上,除了傳感器和接地環一起接地外,還要用較粗銅導線16mm2饒過傳感器跨接管道兩連接法蘭上,使陰極保護電流于傳感器之間隔離。 有時后雜散電流過大,如電解槽沿著電解液的泄漏電流影響 EMF 正常測量,則可采取流量傳感器與其連接的工藝之間電氣隔離的辦法。同樣有陰極保護的管線上,陰極保護電流影響 EMF 測量時,也可以采取本方法。 7.3轉換器安裝和連接電纜 一體型 EMF 無單獨安裝轉換器;分離型轉換器安裝在傳感器附近或儀表室,場所選擇余地較大,環境條件比傳感器好些,其防護等級是 IP65 或 IP64 防塵防濺級。
安裝場所的要求與7.2節之1中3、4、6、8、9、10各條相同,環境溫度受電子件限制,使用溫度范圍比7規定所列要窄些。 轉換器和傳感器間距離受制于被測介質電導率和信號電纜型號,即電纜的分布電容、導線截面和屏蔽層數等。要用制造廠隨儀表所附或規定型號的信號電纜。電導率較低液體和傳輸距離較長時,也有規定用三層屏蔽電纜。一般儀表“使用說明書”對不同電導率液體給出相應傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業用水或酸堿液通常可傳送距離100m。 為了避免干擾信號,信號電纜必須單獨穿在接地保護鋼管內,不能把信號電纜和電源線安裝在同一鋼管內。