電磁流量計（jì）廠家對測（cè）量啤酒時候要（yào）注意的相關（guān）事項有哪（nǎ）些講解

       目前國內（nèi）有近千家啤酒企業、1500個啤酒品牌，這些企業的規模和管理千差萬（wàn）別，所使用的生產設備（bèi）有進口的，但較大數量是國產設備，國內的企業在自動化控（kòng）製方麵的投入相比（bǐ）國外企業弱很多，以一個（gè）年產量（liàng）位居國內前三名的啤酒（jiǔ）品牌為例（lì），其中一個（gè）日產（chǎn）啤酒（jiǔ）設計能力5000m3(年產量20多萬m3)生產基地，僅用30幾台電磁流量計(指直接用於啤酒生產工（gōng）藝（yì），不涉及其它輔助工藝)，然而其設備的技術水平與國際同（tóng）行相比還存（cún）在一（yī）定的差距。例如日本麒麟啤（pí）酒橫濱工場，2000年改建完成後，年產啤酒（jiǔ）可達50萬m3，共使用了近500台電磁流（liú）量計。從以上數據便可以看出我國啤酒行業與國外企（qǐ）業自動化水平的差距（jù）有多大。
       對目前生產和日後擴大發展中所需的各類儀表，應全麵（miàn）、綜合（hé）地考慮行（háng）業的特殊（shū）性以及不同對象儀表在使用、維護和（hé）生產工藝的（de）具體要求（qiú），正確選取。這是保證產品質（zhì）量和（hé）儀（yí）表本體正確安全運行極其重要的工作內容，將對日後實（shí）際工作帶來莫大的好處。
       啤酒行（háng）業生產工藝中的物料和產品的流量（liàng）計量為眾企業所重視，特別是所使（shǐ）用的液（yè）體（tǐ）流量測量儀表，與（yǔ）一般企業又有所不同，有其特殊的要求，例如必須避（bì）免細菌（jun1）的繁殖、便於（yú）頻繁清洗和承受較高溫度條件（jiàn）具有腐蝕性的堿水和雙氧水等的消毒，具體要（yào）求如下:傳感器測（cè）量回路簡單，沒有阻流件和容（róng）易瀦留介質的部位；所有和介質接觸的部件材料符合食品衛生的要求，諸如符（fú）合FDA(美國食品及醫藥管理局)、EHEDG(歐洲衛（wèi）生設備設（shè）計組織)的要求等；與介質接（jiē）觸部件能承受（shòu）蒸汽、堿水和雙氧水清洗（xǐ）時溫度潰擊（jī）和（hé）腐蝕作用； ?用於灌裝工藝時要具（jù）有（yǒu）快速響應性能和較（jiào）高的測量精度； ?能適應低溫(在2e左右)和潮濕的（de）工作（zuò）環境（jìng）。在眾多液體流量儀（yí）表產品中，電磁流量計（jì）能滿（mǎn）足上述要求，並且其價格日益下降從而得到廣大啤酒行業用戶的認可，從而在實際應用中占（zhàn）有較大的比例。
       本文結合筆者在日常工作中所遇到的一些實（shí）例，就電磁流（liú）量計在啤酒行業的選型、運行和（hé）日（rì）常維護等應用方（fāng）麵（miàn）的問題作一討論。 1 電磁流量計原理 電磁流量計（jì）的（de）基本原理是法拉第電磁感應定律，運動的導體在磁場中（zhōng）切割磁力線，在其兩端產生感應電動勢。如圖1所示，在一內徑為D，內部磁場強度（dù）為B的非導磁性測量管（guǎn）內，液態的具有導電性被測介質以v的速度流動，則在與流動方向垂直的方向（xiàng）上產生與流量成比例的感應電勢U，該電（diàn）勢的大小如下: U=BvD (1) 式中:B為磁感應強度，T；v為流體平（píng）均流速，m/s；D 為測量管內徑（jìng），m。 液體的體積流量（liàng）為（wéi） qv= 14 PD2v(2) 十分（fèn）重要和敏感的，準確是其首要指（zhǐ）標（biāo）。麥汁有一定的粘度，但對於電磁流量計的（de）測量不存在困難，需要考慮（lǜ）的是（shì）工藝過程中的消毒，用在該測量點的流量計可考慮采用PTFE襯裏(或（huò）PFA)和不鏽鋼材料電極的電磁流量計，它能夠（gòu）防止稀的雙氧水、堿水的腐蝕，通常口徑在50~100mm之間，可根（gēn）據流量和相配（pèi）的工藝管道來確定流量計的（de）口徑。 發酵（jiào）:發酵、過（guò）濾（lǜ）後的清酒，將通過（guò）管路輸往下（xià）道工（gōng）序)包裝，同樣涉及到兩個部門的（de）計量（liàng）交接，對清酒準確計量也是極其重要的，否則將（jiāng）引起不必要的糾紛。對流量（liàng）計的要求與麥汁計量相似。
      高濃度稀釋:
      因生產工（gōng）藝的不同，有些啤酒是通過對高濃（nóng）度原汁酒進行勾兌而生產（chǎn）的，這就要求通過嚴格控製高濃度原汁酒和無（wú）菌碳酸水的配比比（bǐ）例，保證其混合後的啤酒度（dù）。在每（měi）一條生產線，需要兩台電（diàn）磁流量計作配比流量的控製，一般測量酒的流量計選取口徑50~100mm，測量水的流量計選20~50mm，視生產（chǎn）規（guī）模（mó）而定，為保證儀表具有較（jiào）高的測（cè）量（liàng）精度，應（yīng）保（bǎo）證流體流速在1m/s以上，使流量（liàng）測量在儀表的較佳工作範圍，同時流量計的（de）時間（jiān）常數也（yě）應該設置小一些，一般在1~3s，以提高（gāo）控製的靈敏度，保證配比的準確度。
 灌裝:
      灌（guàn）裝的啤酒（jiǔ）生產（chǎn）的後一步工序，其中灌裝要求每瓶(罐、桶)灌裝量（liàng）的準確（què）控製(業界標準為?10ml)。就占市場絕大多數的玻璃瓶裝啤酒來說，目前國內絕大（dà）多數生（shēng）產廠家均采用等液位灌裝，這種工藝對（duì）設備（bèi）製造成本低，投資少，國內啤酒企業絕大多數（shù）采用這種方法，但存在誤差較大的問題，由於啤酒（jiǔ）瓶生產的離散性，其容積（jī）差別較大，造成終所灌裝的啤酒量存在有較大誤差。根據生產（chǎn）實踐中（zhōng）所掌握的情況，大可（kě）達?30ml!若為減少這種誤差，采用專用於灌（guàn）裝生產線所設（shè）計的批量（liàng）控製電磁流量計，可有效解決這個問題。這類流量計具有較高的精度和快速響應的性能（néng），能快速、準確地控製每瓶啤酒的灌裝（zhuāng）量。通常，這類電磁流量計的口徑較小，一般在DN2.5~DN40之間，體積小巧，具有0.3s的響應速度（dù）。
      目前，市（shì）場（chǎng）上已有商品提供（gòng），如Krohne的BatchFlux、Heinrichs的MID-NFD型等。這種專用於批量（liàng）控製的電磁流量計，其小的批處理能力為10ml(對（duì）於10mm口徑的儀表（biǎo）)，實際使用的控製精度很高(可（kě）達?0.2%)。但目前國內啤酒企業目前常用的灌裝設備極少采用這種電磁流量計，隻有在進口（kǒu）的（de）啤酒生（shēng）產線上看（kàn）到過隨（suí）設備進口的這類儀表，其主（zhǔ）要原因（yīn）首先是啤酒的灌（guàn）裝量誤差還不會馬上影響到啤酒（jiǔ）生產；第二就是目前所使用的設備成本低，已能滿足生產的需求（qiú）。但隨（suí）著用PET替（tì）代（dài）玻璃瓶灌裝啤酒技術的擴大應用，這（zhè）類配備批量控製電磁流量計的設備必將取代目（mù）前的等液位灌裝設備。
      廢水處理:
      啤酒生產過程中有一些洗瓶和刷罐所產（chǎn）生的廢（fèi）水，根據環保（bǎo）角度要求（qiú），必須進行有（yǒu）效（xiào）處理後（hòu）再排放。啤（pí）酒（jiǔ）行業這種相對小型（xíng）的廢水處理（lǐ）係統已趨於成熟，中間處理過程（chéng）以及排放所用的流量計可有多種選擇，諸如電磁流量計和明渠流量計，不過從用戶應用的信息反饋看，選用電磁流量計是比較合適的，盡管價格要比明渠流量計貴，但其運行時的可（kě）靠性要高一些。 上述各（gè）種用途的電磁流（liú）量計管道連接方式多樣，如用於（yú）廢水處理工藝的電磁流量（liàng）計用（yòng）法蘭連接，而其它工藝所用流（liú）量計絕大多數也是采用（yòng）法蘭連接，但也有采用（yòng）如食（shí）品、醫藥行業所特有的的快速連接方式，如圖3所示（shì）。這類快速連接方式結構（gòu），通（tōng）常是用於要經常拆卸的場所。而從國（guó）內（nèi）實際使用的情況看，許多用戶在合理設計好工藝的安裝位置後，流量計一般（bān）是不會經常拆卸的，故（gù）沒有必（bì）要在這方麵投入更多，法蘭連接方式（shì）占的多（duō）數，而快速連接（jiē）結構有時反（fǎn）而存在容（róng）易滲漏的（de）缺點，如國（guó）產（chǎn）的扣環，幾次使用（yòng）後即有可能發生變形而（ér）無法鎖緊。
      幾點應用注意（yì）事項 
      1、操作工（gōng）藝的影響和處理 食品行業因產品衛生要求，需定期用消毒介質對工藝（yì）管道(包括流量計)進行消毒，采用的介質有（yǒu）熱水(85e以上)、蒸汽（qì）、堿水(50e以上)以及雙氧水等。對此我們（men）需要（yào）注意用上述（shù）具有較高溫度介質的消（xiāo）毒過程，這對帶有（yǒu）襯裏的電磁流（liú）量計具有（yǒu）一定（dìng）危險性，如果操作稍有不慎，容易損壞儀表。 從防腐、耐溫和衛生角度（dù）考慮，電磁流量計襯裏（lǐ）材料選用（yòng）聚四氟乙烯(PTFE)為廣大食品行業用戶所（suǒ）接受，能（néng）夠勝任眾多（duō）苛刻的運（yùn）行要求。但是，在（zài）實際的使用中，由於在較高（gāo）溫度介質和長時間（jiān）(一般在015~110h)衝洗下，工（gōng）藝管道內的空氣發生膨脹，同時PTFE襯（chèn）裏也有所軟化。假如此時安（ān）裝有流量計工藝管道上兩端（duān）閥門誤關閉（bì），管道溫度隨著時間而下降，管內空氣或液體也（yě）隨之收縮產生負壓損（sǔn）壞襯（chèn）裏。電磁流量計襯裏對負壓（yā）承受能力與介質工藝參數（shù）有關，且（qiě）與（yǔ）襯裏材料的特性而異。因管道（dào）內所（suǒ）產生的負（fù）壓作用（yòng）到PTFE襯裏，襯裏不能承受而使（shǐ）之向管中心收縮，輕者襯裏變形（xíng），重者電極部位密封破壞甚至襯裏開裂，從（cóng）而造成傳感器的損壞。
      在筆者的實踐中已多次遇到（dào）相（xiàng）似的例子（zǐ），與用戶討論時一般並（bìng）不認為工藝操作中會有負壓發生（shēng），但實際的故障現（xiàn）象證明是負壓所起作用（yòng）。對（duì）於這種工（gōng）藝中偶然有負壓發生的（de）情況（kuàng），可選用陶瓷襯裏(導管)電磁流量計，以避免負壓所導致的襯裏變形故障的發生，但劇烈的溫度變化對陶瓷襯裏(導管)是不合適的，容易（yì）發生陶瓷材料的（de）開裂(特別（bié）是電極部位)。通常流量（liàng）計生（shēng）產廠家對陶瓷襯裏(導管)電（diàn）磁流量計在實際（jì）使（shǐ）用中容許介質溫度的突變（biàn）也是有規定（dìng）的，如Krhone的IFM5080係列陶瓷襯裏電磁流量計，其口徑為25~100mm的傳（chuán）感器所容許的溫度變化速度是上（shàng）升段為每（měi）10min變化150e，下降段為每（měi）10min變化100e。然而在實際操作過程（chéng）中，要按這個溫度變化率來控製工（gōng）藝是不現實的，所以也排除陶（táo）瓷襯裏(導管)電磁流（liú）量計在這類需要高溫消毒領域的應用可能性。 對於這種有負壓（yā）運行場合，一（yī）般情況下是在容（róng）易產生負壓的地方安裝負壓防止閥，用來避免發生負壓，但因受到衛生（shēng）要求的限製而無法采用。改進消毒工藝以及注意操作步驟的規範執行也能避免這些失誤，但電磁流量計良好的結（jié）構設（shè）計和襯裏材料的選取可徹底避免這種情況的發生。例如，選用帶不鏽鋼（gāng）絲襯網的氟塑料襯（chèn）裏(見圖5)電磁流量計是一個很（hěn）適用（yòng）的方法。其結構是（shì）一成型的不鏽鋼絲襯網用焊接的方法固定在測量（liàng）管的內壁上，再用澆注（zhù）方法加工出襯裏，成型的襯（chèn）裏與鋼絲襯網形成一體，繼而和測量管（guǎn）內壁緊密相粘（zhān）聯，這樣就能承受負壓而保證襯（chèn）裏不被（bèi）損壞。帶絲網PFA襯裏的電（diàn）磁流量計（jì）已在先前普通PTFE襯裏電磁流量（liàng）計發（fā）生（shēng）過故障的場所使用，如安徽華潤啤酒公司目前運行狀態正（zhèng）常。
     2、介質中氣泡的影響和處理 
除極少場所應工藝需要安裝視鏡外，實際使用的工藝管道都是不透明的，因而無法觀察到管道內流動情況。但在許多的場所，因工藝或介質本身的原因，所（suǒ）測液體常含一些氣泡。電磁流量計屬於速度型（xíng）的測量方式，氣泡在管道圓截麵中所占據的麵積百分率，幾（jǐ）乎就等同於氣泡對流量測量的（de）影響量。此外由於氣泡經 過電極表麵（miàn）存（cún）在一個摩擦（cā）過程，由此會產生尖峰脈衝幹擾（rǎo）電（diàn）勢，其值遠大於（yú）正常的流量信號。
通常電磁流量轉（zhuǎn）換器無（wú）法有效地處理如此的（de）幹擾，輕者導致測量值不穩定，情況嚴重時儀表根本無法工作。在一些缺乏經驗的用戶僅從測量的要求出發，對電磁流量計的安裝（zhuāng）位置沒有（yǒu）考慮防止氣泡等工藝上的特點，容（róng）易發生一些運行方麵的問題。
     例如有一啤酒廠，用電磁流量計對（duì）麥汁進行計量，電磁流量計安裝在麥汁的冷卻器後，投用後反映出麥汁測量值偏大，而終獲得（dé）的啤酒產量又偏小，導（dǎo）致生產工藝前後工段交接的計量糾紛。經過現場的查勘，發現安裝測量麥汁的流（liú）量計位置前有一（yī）個氣體注入口，其目的是增加發酵所需的含氧量，此（cǐ）時通（tōng）過流量計的流體是麥汁和氣體（tǐ）的混合物，很明（míng）顯其測量的結果是要偏（piān）大的，顯（xiǎn）示（shì）的瞬時流量值極不穩定，上（shàng）下波動極快，無法（fǎ）看清流量計顯示屏上的瞬時流量值，因該用戶僅（jǐn）對（duì）終的累計總量感興（xìng）趣，沒有注意到瞬時流（liú）量的異常波動。在將氣體注入口（kǒu）移到電磁（cí）流量計下遊後，計量趨於正常，消除了（le）交接糾（jiū）紛，啤酒產量和麥汁消耗量之比符合了工藝（yì）指標。
    3、 防止凝露（lù）導致的（de）絕緣下降
    啤酒生產工藝過程中（zhōng）大部（bù）分時間介（jiè）質處於較低溫度，如啤酒在灌裝時其溫度常低於室溫，在2e左（zuǒ）右，此時工藝管道與空氣接觸的部位很容易產生冷（lěng）凝（níng）水。另外，由於特定（dìng）的生產（chǎn）要求，許多生（shēng）產車（chē）間一直處於極其潮濕的環境。在這種比較嚴酷的（de）條件下，如果流量計外殼（ké）的密封不良，諸如接線盒，以及一些非焊接氣密級密封結構的外殼，天長日久冷凝水容易積聚在電磁流量傳（chuán）感（gǎn）器的接（jiē）線盒中、或透過密封不良（liáng）的結合麵滲入（rù）流量計（jì）殼體中。由於（yú）電磁流量傳感器的流量信號極其微弱(通常是幾個（gè）mV)，凝（níng）露水電阻的存在，直接的後果是導（dǎo）致電磁流量轉換器輸入（rù）回路阻抗下降，衰減了欲（yù）輸往放大器的流量信號（hào）；或者是破（pò）壞勵磁回路和信（xìn）號回路的絕緣，將高到幾十V的勵磁電壓引入到低電勢的信號回路中，造成流量計的（de）嚴重故障。此時正（zhèng）確的方法應該（gāi）是選用分體式（shì）、具有IP67或IP68防護等級的（de）電磁（cí）流（liú）量計，由於這種防護等級的傳感器是（shì）完全密封，無論環境如何惡劣，電磁流量計將不會再有產生冷凝水之憂慮。若在現場已經安裝普通防護型儀表，為避免可能（néng）產生的後遺症，則可在接線盒中灌注絕緣材料，如變（biàn）壓器油、中性的矽膠（jiāo）以及一些（xiē）現（xiàn）場可（kě）固化的聚氨酯橡膠，也不失（shī）為一種（zhǒng）比較有（yǒu）效的補救措施。
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