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浆料存在于许多过程工业中，由于各种原因，测量浆料的流速通常具有挑战性，包括夹带固体的大小和体积的不断变化、密度的变化、层流以及将夹带固体保持在溶液中所需的高速。
常见的浆料测量应用和挑战
一些常见的浆料测量应用和挑战包括：
■纸浆和造纸，在硫化过程中，造纸机入口处的固体浓度通常为3.6%，这是化学纸浆生产中最常见的，因为它产生的纸浆也比机械纸浆工艺更坚固。
■金属和采矿业，许多浆料中的固体含量为5%至8%，包括铜选矿厂尾矿管线中超过50%的高固体含量。
■水力压裂应用，要求井下泵送的水和砂混合物的精度为0.25%，以减少对钻井的挑战。
■水和废水处理盐水，其中高电导率的盐水与约10%的固体相结合，会产生流量测量的高可变性。
幸运的是，大多数浆料都是水基的，具有导电性，使其非常适合使用电磁流量计进行非侵入式流量测量。这种技术是少数几种能够用于湍流和层流应用的流量测量技术之一。
电磁流量计由一起测量流量的变送器和传感器组成。磁流量计的传感器被放置在管线内，测量流体流过管道时产生的感应电压（图1）。变送器接收传感器产生的电压，将电压转换为流量测量值，并将流量测量值传输到主机系统。
图1：电磁流量计剖面图和手势图展示了速度、磁场强度和电动势（电压）、法拉第感应定律的元素，以及它们在电磁流量计中的应用。
无论是使用电磁流量计测量纸浆原料、盐水还是采矿矿石的流量，包括那些带有冲击板以保护流量计衬里和电极的磁流量计，浆料流中的颗粒都可能导致读数不稳定。为每种应用仔细选择合适的流量计有助于解决此类问题。
流量测量中不稳定信号的管理
由于流体中夹带的碎屑会撞击电极传感器并导致毫伏尖峰，通常会出现不稳定和不准确的磁流量计读数，然后将其解释为流量尖峰。玻璃纤维管通常用于盐水或化学服务，在应用中往往会产生大量的静态电流，这与颗粒冲击所导致的问题一样，会影响测量的完整性。当使用标准电磁流量计时，很难将电极测量到的噪声信号与流量信号分离。
对于这些噪声信号，传统的补偿方法是延长流量信号的阻尼时间，这是在变送器中完成的。由于这些浆料信号的性质，通常会具有30到60秒的阻尼时间。这种技术会产生稳定的流量值，但不利于实时控制。对于许多流体过程，过程死区时间通常小于1秒，如此大的阻尼意味着控制正在对多个周期前发生的变化做出响应，这可能会导致控制系统运行的不稳定。
这种不稳定的运行通常会导致控制阀振荡，降低生产率和停机时间。在很多情况下控制工程网版权所有，即使在变送器和控制系统中都设置了阻尼，仍然存在太多的噪声，无法有效地调节过程。以纸浆厂为例，当处于最坏的工况时控制工程网版权所有，该设施可能被迫完全关闭自动控制并手动控制阀，这不仅会导致性能不佳，还会浪费操作员的时间。
更好的测量浆液流量的方法
减少噪声影响的一种方法是增加传感器所产生信号的可用功率，例如将功率从传统设计的0.5安培增加到新设计的2安培。然而，增加信号功率只能解决测量问题的一个方面，即噪声信号，而没有完全解决碎片或其它过程引起的尖峰而导致的挑战。
在磁流量计开发过程中，团队分析了200多个真实的恶劣环境噪声样本，利用改进的微处理器功能，能够确定变送器中更复杂的数字处理需求，包括主动处理信号以识别和忽略由颗粒冲击引起的异常值。
电磁流量计的改进
这种先进的变送器随购买的新电磁流量计一起提供，并且可以改装到现有装置中（图 2）。它包括三种过程噪声曲线、两种线圈频率、零点微调和五种基于平均时间、过程噪声水平、过程噪声因子/容差水平、扫描时间和运行平均值时间限制的预配置信号处理模式。还有一个完全可定制的第六种“自定义”信号处理模式CONTROL ENGINEERING China版权所有，可以根据应用程序进行用户特定的操作。技术支持可帮助微调和开发自定义配置。
图2：罗斯蒙特8782浆料电磁流量计采用了先进的信号处理技术，可实现准确稳定的测量。
改进后的仪表传感器采用一种无障碍设计，没有运动部件，非常适合测量导电浆料，从而最大限度地减少维护和维修。没有运动部件或障碍物，也意味着没有机械故障或材料堆积，从而可以提供较高水平的可靠性。
在各个行业中，嵌入式诊断越来越重要。实施能够深入了解安装工况、过程条件和设备健康状况的测量设备CONTROL ENGINEERING China版权所有，是预测性维护的关键因素。智能仪表验证功能为这些诊断提供实时报警，在导致任何与过程相关的问题之前通知维护人员。诊断包括空管、逆流和电极饱和的指示，还有接地和接线故障以及其它问题。
将诊断变量、用户可选的次要变量（如电子设备温度、总流量或16个可用变量中的任何一个）和其它信息传输到主机（如控制或资产管理系统），需要数字通信协议。HART协议是一种很好的选择，它可以叠加在4~20mA流量测量信号上。
在过程工业中，它是世界上使用最广泛的现场设备协议，许多主机系统都支持该协议，这是它的优点。对于那些不支持该协议的设备，协议转换器可以将HART信号转换为多个离散和4~20mA信号，确保与所有主机系统的兼容性。
提高精度和可控性
一家来自巴西的包装材料生产商，展示了其使用罗斯蒙特8782浆料电磁流量计如何将测量变化率降低93%。在安装浆料磁流量计之前，流量计测量的流量信号，在最高150L/min和最低10L/min的值之间变化（图3）。
图3：现有电磁流量计的测量值可变性过大，导致很多问题。
安装新的浆料磁流量计后，阻尼降低从15秒减少到仅3秒。当与变送器中的信号处理能力相结合时，这会产生更稳定的信号，所得的测量结果更能代表真实的浆液流量（图4）。
图4：新型电磁流量计提供准确稳定的信号。
通过更精确的浆料流量读数改进了过程控制，不仅支持检测运行中的重要变化，还帮助该公司避免了因不合适的进料而导致的返工，这会影响包装材料的质量。
在瑞典的一个纸浆工业应用种，出现了幅度过大的过程振荡。除了由于频繁的冲程导致控制阀过度磨损外，很多情况下还需要从闭环控制恢复到手动控制。这家瑞典工厂在安装新的浆料磁流量计后，工厂人员能够始终如一地以自动闭环控制模式运行www.cechina.cn，从而提高了生产率，减少了原材料使用和过程中断。
其它行业也有类似的改进，包括在南美的一座金矿应用。该金矿的矿浆分配线上应用了新型浆料电磁流量计。在安装之前，无法实现自动负载平衡（返回磨机的粗料与细料的比率），必须手动完成以考虑调整因素。这些手动调整往往不正确或不及时，导致大量返工。浆料流量的大范围变化也使管理过程pH值具有挑战性，导致出于安全原因需要减产。安装浆料电磁流量计后，可以实时响应流量变化。由于实时执行自动质量平衡，从而最大限度地减少所需的返工并能提高吞吐量。
类似的在精度、可控性和吞吐量方面都有显著提高的成功案例可以在任何具有噪声电磁流量计信号的行业中找到，尤其是在浆料应用中。尽管浆料流量测量仍然是一个挑战，特别是在高导电性或磨蚀性环境中，当流量读数用于闭环控制时，大多数类似应用都可以通过现代电磁流量计技术来解决。
以可配置和可定制的方式使用先进的电磁流量测量技术，可以降低流量读数的变化幅度，使操作人员能够在更接近操作极限的情况下运行其工厂。它还提供了改进的自动闭环控制、更好的过程稳定性和更高的吞吐量，以及在各种流态、范围内减少设备磨损。
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