電解槽進槽物料流量是離子膜電解裝置重要的聯鎖監控點，對電解槽的安全穩定運行有著重要的意義，而電解液流量的測量一般情況下都采用電磁流量計。筆者通過分析電磁流量計會出現的典型故障，對電解槽進槽物料流量計的選型和維護提出一些建議。

 

1 電磁流量計的原理和特點

電磁流量計的測量原理基于法拉第電磁感應定律: 導電液體在磁場中切割磁力線運動時，導體中產生感應電勢，其感應電勢 E = KBVD，其中 K為儀表系數，B 為磁感應強度，V 為介質流速，D為管道內徑。測量流量時，導電性液體以速度 V流過垂直于流動方向的磁場，導電性液體的流動感應出一個與平均流速成正比的感應電壓，電壓信號通過兩個或兩個以上與介質接觸的電極檢測，并通過電纜送至轉換器進行處理，實現流體的瞬時流量測量。

電磁流量計由傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器主要由測量管組件、勵磁系統、電極及抗干擾調整系統等組成。轉換器將測量到的電動勢經過信號處理單元放大、整形、AD 轉換后顯示或輸出。根據傳感器和轉換器之間的連接方式，電磁流量計可以分為一體式和分體式。

 

電磁流量計適用于測量導電性介質的體積流量，要求介質滿管無氣泡，并帶有一定距離的直管段。電磁流量計的測量原理決定了介質必須具有導電性，這樣流通的介質才能切割勵磁電極產生的磁感線從而產生感應電勢。如果介質不滿管或者有氣泡，會導致勵磁磁場的偏差和波動，測量數據不準確。而直管段則是為了進一步消除氣泡。電極是勵磁磁場的發生體，也是接觸介質的部分，根據不同介質的化學性質可選用不同的金屬材料。例如測量堿液可以采用 316L 或 NI 電極，測量鹽酸可以采用鉭材，而電解槽陽極液含有游離氯，一般采用鈦材電極。接地環是通過接地電極直接與介質接觸，再通過接地環與儀表法蘭接地，以達到與地等電位，消除干擾的目的。一般金屬管道可以不配接地環，將流量計的法蘭和管道連接起來然后再接地。

 

2 影響電磁流量計測量的因素

周邊的磁場影響。通過 16kA 以上的強直流電流的電解槽會產生一個強磁場，磁場會使電磁流量計的電磁線路受到干擾，儀表不能正常工作，輸出信號波動。

 

漏電流( 也叫雜散電流) 的影響。電磁流量計的檢測電壓在幾毫伏，這個電壓是由流體的流動感應產生的，電解槽陰極陽極液本身就是導電液體，通過電解槽后會帶有電流影響到電磁流量計，當漏電流通過電磁流量計的電極和接地環時，就會產生一個大電流，一旦漏電流值超過電磁流量計所允許的噪聲電平，就會造成放大器過載，引起測量誤差，因此要在工藝管道上加裝接地線進行接地處理。

 

接地電動勢的影響。電解槽的漏電流對地會產生一個電動勢，會影響電磁流量計的計量，由于電解裝置的電動勢不穩定，因此要求電磁流量計的接地良好，接地電阻控制在 4Ω以下。工藝狀況的影響。工藝配管按要求施工，影響電磁流量計測量準確度還有一個條件就是要有足夠長的直管段，確保流體在經過流量計時流速穩定，泵運行狀況良好，不得有氣蝕情況，不能在管路內存在大量的氣泡，小氣泡不影響測量，但氣泡增大會造成儀表信號的波動，測量信號失真。

 

3 故障分析實例

筆者所在公司電解槽采用日本旭化成離子膜電解槽裝置，一期裝置年產 20 萬噸，流量計采用國內一線品牌電磁流量計。2009 年 5 月投產至

今，一直運行穩定，偶爾出現進槽物料流量計波動的情況。2017 年 8 月新增 11# 、12# 兩臺電解槽。新增的年產 5 萬噸電解裝置在開車調試過程中，氣動調節閥手動控制，但陰極液流量計 FI232一直存在較大的測量數據波動，根本無法判斷當前進料流量?，F場調整了儀表濾波系數并檢查增加接地線都未起到作用，**后廠家售后人員更換了一臺增加了抗電磁干擾模塊的分體式轉換器，將轉換器安裝在距離管道 1m 處。經過處理后，流量測量才恢復穩定。結合使用了近十年的年產20 萬噸裝置陰極液流量計都采用的是分體式結構的現狀，可以判斷由于受到電解槽強電流磁場和管道內部介質漏電流影響，電磁流量計無法正常測量，在增加了抗電磁干擾模塊后，對干擾進行屏蔽處理，測量恢復正常。

 

原裝置中有幾臺電槽陽極液流量計 FI231 也出現過流量波動，測量流量超低限導致電槽聯鎖停車的情況，這些情況在裝置投運以來陸續出現過幾次，但在 2017 年下半年出現次數較多。早期采取的措施是檢查緊固流量計儀表接線和儀表參數，也對儀表外部進行了接地處理。針對頻繁出現的問題，分析原因有兩個，一是電磁流量計處于強磁場和高溫場所工作了近十年，電子元器件出現老化造成信號處理能力上的削弱，無法較好地抵抗磁場干擾從而引起了信號波動; 二是儀表接地處理不到位，接地電阻不合格，從電槽實際考慮，不僅要對儀表傳感器和轉換器都進行接地，還要將四氟墊片和 PVDF 隔膜閥等不導電的設備兩邊法蘭連接在一起，形成等電位一同接地。另外

 

還要嚴格控制接地電阻。

新增年產 5 萬噸裝置中的 L 槽在投運后幾個月內陽極液電磁流量計 FI231 頻繁出現流量突變為零的情況，持續時間從幾秒到幾分鐘不等，對電解槽安全穩定運行造成很大影響。結合以往經驗，采取的措施包括按規范接地和更換為同品牌分體式流量計，但是故障還是時有發生?？紤]到電解槽下部安裝空間不多，流量計前后閥門都縮徑處理，前后直管段不符合電磁流量計安裝規范要求，這樣可能會導致管道內部存在旋渦或者氣泡，但是電解槽裝置進槽物料采用的是高處自流的方式，加上同為年產 5 萬噸裝置的另外一臺電槽沒有發生類似情況，故可以排除工藝管道內流體中含有大量氣泡的情況。在經過不斷調試后，聽取了同行意見，**終更換了其他品牌雙頻勵磁分體式電磁流量計，并加裝了抗電磁干擾裝置，再沒有出現流量突變的情況。

 

4 選型與維護

根據上文的故障分析，筆者給出以下建議:

a． 流量計選用帶接地電極的三電極形式，非金屬管道一定要有接地環。電極材料根據工藝介質確定，接地環材料應與電極一致。

b． 流量計應選用雙頻勵磁分體式電磁流量計，并加裝抗電磁干擾裝置。

c． 流量計的安裝應該符合安裝規范，前后直管段符合要求。一般為前 10DN 后 5DN( DN 為管道公稱通徑) 。

d． 流量計應該可靠接地，接地電阻符合要求( 小于 100Ω) ，傳感器、轉換器、工藝管道等電位連接。

e． 定期檢查流量計的運行情況和接地電阻。

 

5 結束語

電磁流量計相對于其他類型的流量計有著穩定、精確等諸多優點，但是其缺點也是比較明顯。在電解槽裝置電解液的流量測量中，恰恰存在著較大的電磁干擾。但在使用電磁流量計時，只要按照規范去做好電磁流量計的安裝調試，在選型和維護上多下功夫，就能做到揚長避短，保障流量計和離子膜電解裝置的安全、穩定運行。