电磁流量计在水泥行业的应用 流量计技术指标

电磁流量计在水泥行业的应用流量计技术指

标

一、新型电磁流量计在水泥行业开始应用

在化工、石化钢铁、电力、供热和水处理等行业各种流量计应

用十分普遍，用于测量各种液体和气体的流量。随着工业领域对流

量测量的要求不断提高，在市场上出现了各种新型的流量计，它们

根据测量机理冠以不同的修饰术语，如科里奥利、超声波、电磁、

涡街流量计等，比起传统的容积式、文丘里管、机械孔板式流量计

来，新型电磁流量计有更新颖的特点，在精度、可靠性、重复性、

可维护性方面和老式的流量计相比有显著的差异，在这些设备里，

易磨损的活动部件很少或根本没有；流量计中大部分都是非侵入式元

件，具有更小的压降和更好的安全性；很多仪表西己备有微处理器，

能执行自诊断和其他功能，从而能为用户提供实时的反馈和历史数

据采集。

相对其他行业，各种流量计在水泥工业应用较少，这是由于生

产工艺过程中主要介质是物料流和气流，在物料流中则以粉状和颗

粒为主，在主工艺流程中液体料流几乎没有，而气流还带有一定的

粉尘，并且是在大管道内通过，它给流量测量带来很大的难度。虽

然在某些工艺点，如冷却机各室的风量，由于测定的是高压空气流

量，管道的口径也不大，一般用传统的文丘里管，通过差压可以测

量，但由于测量精度低，流量值仅能作为参考，而且用它来调芍风

门的开度，恒定风量也较困难，目前一些日产5000吨生产线已不测

量高压空气的流量，而是通过测定高压罗茨风机输出的电功率来估

算流量。故流量测量过去在水泥行业几乎是一个空白，自动化技术

人员往往只知温度、压力、物位等计量传感器。随着水泥生产规模

增大、工艺过程不断更新，流量测量和新型电磁流量计也开始在水

泥行业应用。

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1.大管道气体流量的测量。

早期引进的一些干法水泥生产线，国外公司提出在窑尾出口处

和废气处理的大管道中检测气体流量并相应调节有关阀门，曾选用

过孔板式流量计、笛形均速管流量计等，但使用过程中难度太大，

由于流量测量并不影响水泥的生产，后一直没有使用。随着水泥工

艺和规模的不断更新，大型立磨已得到普遍应用，在立磨的工艺流

程中，要求测定磨机进出口风量并保持循环风量恒定，如我国出口

阿曼的日产3300吨水泥生产线，采用了丰凡公司的立磨，在测点一

览表中就有此要求，日产3000吨级水泥生产线生料磨的出口风管口

径一般在800毫米左右。在流量测量规范中，管道口径大于200毫

米就属于大口径流量测量，如用传统的孔板式流量计，在运行中，

由于孔板的节流孔锐边磨损、板面沾污，管道积聚凝结灰，在磨损

后需要进行更换;孔板流量计还有量程比小、精度低、不可恢复压损

大等缺点；对于大口径的管道需要大的法兰，其价格、安装成本和维

护也是一个值得关注的问题。另外气体的流量测量受温度、压力的

变化而变动，它对气体的流量测量会造成严重的影响，主要表现在

精确度和重复性方面：在水源行业中被测过程气体大多含有粉尘,测

量传感器中一般带有小孔，粉尘会容易造成测量传感器的堵塞，故

在水泥行业大管道气体流量测量难度大，有许多问题有待解决。

随着新型差压式均速管流量计在市场中出现，解决了大管道气

体流量的测量的难题，它有着量程比大、精度高、不可恢复压损小

的特点，也可通过各种措施以防气体中的粉尘堵塞测量传感器。本

文将重点介绍新型差压式均速管流量计的工作原理，基本结构，性

能特点和应用等。

2.新型流量测量机理用于水泥工艺过程的物料测量。

水泥工艺过程中原料、中间成品和最终产品全是固体，而且以

颗粒状和粉状物料为主，这些物料的流量测量在水泥工厂是由电子

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皮带秤和各种固体流量计来实现的，它他既是工艺设备又是自动化

设备，但不属于流量仪表。近几年来国外一些公司把新型流量仪表

的测量机理，如科里奥利、超声波用于计量称，较为典型的例子是

德国申克公司用科里奥利力测量流体质量的机理开发的科里奥利称,

用它来测量煤粉比起其他煤粉计量称，有结构简单、控制精度高、

计量和输送一体化等特点，现已广泛应用在我国水泥行业，国内有

些企业也有用科里奥利开发的计量称，但各方面指标多不及申克的

产品。

3.在辅助流程中采用新型电磁流量计。

在水泥工业的辅助流程主要用于提高设备运转率和保护设备，

如废气处理流程中增湿喷水是为了增加粉尘的比电阻，从而使巨收

尘器的效率得以提高。在新型干法水泥厂都设有喷水自动调节回路,

在水量控制中各厂设置了电磁流量计，有的还配置了捆绑式超声流

量计，起到了很好的监控作用，也使喷水自动调节回路能正常运行。

二.新型差压式均速管流量计

差压式均速管流量计是在上世纪60年代末问世的，它是基于伯

努利能量守恒原则和皮托管测速原理发展起来的，所谓皮托管测速

实际是测量管道中圆管直径上或矩形菱形管长与宽上几点的流速通

过能量守恒原则推算出流量的一种插入式流量仪表，此圆管或菱形

管通常也称检测杆，我们常提到的“阿牛巴流量计"Annubar实际就

是差压式均速管流量计，是一个名称也是一个注册商标。它因其结

构简单，装、拆方便，价格低廉及节能等优点，在大于口径为200

毫米的管道，在一些行业常作为流量测量的仪表作为工况监控，如

我国西气东输的世纪工程中，在干线内径为一米的管道上，约50%

以上的流量计采用了Emerson公司的均速管流量计。而对于水泥行

业特殊的气体状况，我们如要选用差压式均速管流量计，必须要考

虑以下几方面：

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1.提供正确的流量和管道数据。

差压式均速管流量计的机械尺寸是根据要安装的管道尺寸量身

定制的，其测量范围是根据工艺提供的流量数据计算和标定。我们

如要选用时，一定要正确提供给制造商流量数据和管道尺寸，管道

尺寸包括外径和壁厚。

2.正确选择检测杆。

差压式均速管流量计其主要结构是一根插入的检测杆，它有各

种形式，其截面形状不一，有圆管或菱形管，近来又推出了翼形、

弹头形、T形、Delta形，由于各种形状的检测杆对应了不同的流体

理论，水泥厂如确定采用均速管流量计，笔者建议只提供流量数据

和管道尺寸，可由制造商根据测定的气流特性来确定检测杆的形式

和检测孔的数量和位置。

3.要选用高精度的微差压变送器。

差压式均速管流量计是根据皮托管测速原理，通过测总静压来

推算流量，常用于大口径测气体流量，它产生差压一般都比较小，

最小可能只有20-30帕，为此要尽量避免使用引压管，选用高精度

的微差压变送器，如3051等，可以的方案是采用均速管、三阀组、

差压变送器一体化的直接安装方式，这样不但可以减少使用引压管

而引起的泄漏，还可补偿受温度、压力的变化而变动的差压信号失

真等问题。如选用多参数变送器一体化的均速管流量计系列PreBar

等。

4.保证一定的直管段长度。

差压式均速管流量计前部管道必须确保有7〜9倍管道直径的直

管道长度此数据各资料不一，从3倍到30倍全有，才能使大管道内

气体的流速尽量对称分布于轴线，只有这样，仅测几点的流速就能

推算流经整个截面的流量，否则大管道内气体的流速分布将会很复

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杂，流量系数K的波动将会很大，不能保证测量的准确度。

但水泥的工艺设计不可能保证很长的直管道，这的确是一矛盾。

笔者认为，如确定选用某种形式的均速管流量计，可和供货商商量

在保证系统的重复性前提下，尽量缩短直管道，有的报道称，只要

测管直径和工艺管径之比小于1/10,前督管道的直管道长度可降到

3~4倍。

5.重复性和精确度。

在水泥厂的自动化系统中，差压式均速管流量计只是在某一工

艺点提供信息源的检测环节，它的输出所反映的气体流量信息，并

不要求是某一确切值，而应是正确无误地反映流量的变化，如测定

磨机进出口风量并不是测定风量的确切值，主要看它在工艺过程中

的变化，通过调节以保持风量的恒定。这里要求均速管工作可靠，

其输出与流量存在的单值函数关系不随意变化，即重复性较好就可

以了。一般来讲直管段达不到要求的情况下，重复性可做到0.5%,

而误差就可能超过6虬在自动化系统中作为调节和监控，采用结构

简单的差压式均速管流量计就有其优势。

6.加装必要的粉尘过滤装置。

目前均速管制造厂虽然宣称测量传感器的抗堵塞问题已能解决,

但由于水泥工艺特殊情况，笔者还是建议加装必要的附属设备，如

粉尘过滤装置等，以确保仪表正常工作。

三.结论

L随着水泥生产规模增大、工艺过程不断更新，流量测量和新

型电磁流量计也开始在水泥行业应用，而且发展的趋势看好。

2.在水泥工厂的自动化系统中，如用作调节和监控，则大管道

气体流量的测量，可差压式均速管流量计。

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3.由于水泥工艺中大管道气体含粉尘，在选用时务必与差压式

均速管制造厂确定“量身定制和直接安装时每一细节，有些必要的

附件一定要在定货中确定。

电磁流量计数字显示不稳定的原因

电磁流量计应用非常广泛，若选型、安装、使用不当，将会引起误

差增大，示值不稳，甚至表体损坏。

一、产生不稳定的原因：

1、管内液体未充满，由于背压不足或流量传感器安装位置不艮,

致使其测量管内液体未能充满，故障现象因不充满程度和流动状况

有不同表现。

2、少量气体在水管管道中呈分层流或波状流，故障现象表现为

误差增加，即流量测量值与实际值不符；

3、流动时气泡流或塞状流，故障现象除测量值与实际值不符外,

还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动；

4、水平管道分层流动中流通截面