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測(cè)量液氨流量計(jì)種類有哪些
點(diǎn)擊次數(shù):1997 發(fā)布時(shí)間:2021-09-29 03:14:32
摘要:針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中液氨流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)確的問題,為了能夠正確的選擇與使用液氨流量計(jì),通過對(duì)幾種流量計(jì)工作原理進(jìn)行分析,找出影響測(cè)量誤差的原因,對(duì)影測(cè)量誤差的因素進(jìn)行判斷和調(diào)效,從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)液氨流量的準(zhǔn)確監(jiān)控。
液氨是化工生產(chǎn)過程的主要化工原料,精確地監(jiān)控和計(jì)量液氨流量對(duì)于加強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)核算、節(jié)約能源、降低成本具有重要意義。但是由于受工藝路線的影響,對(duì)流量計(jì)的選型不當(dāng)和安裝不正確導(dǎo)致無法對(duì)液氨計(jì)量準(zhǔn)確計(jì)量。針對(duì)工藝過程中對(duì)液氨流量計(jì)的選型與安裝作一介紹。
1 流量計(jì)的選用與分析
日前,在貴州省化工研究院與貴州開磷(集團(tuán))的1000t/a無水氟化氫中試生產(chǎn)過程中,根據(jù)液氨的性質(zhì)、工藝要求的特殊性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性考慮,先后選擇了3種流量計(jì),分別是孔板流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和鍋街流量計(jì)。在液氨管道上使用,調(diào)校,調(diào)整安裝方式等對(duì)這3種流量計(jì)分別進(jìn)行闡述分析。
1.1 孔板流量計(jì)
孔板流量計(jì)主要由孔板、導(dǎo)壓管路和差壓變送器3部分構(gòu)成。孔板是流量計(jì)的節(jié)流元件,它將介質(zhì)流量轉(zhuǎn)換成差壓。差壓大小再經(jīng)導(dǎo)壓管路傳遞至差壓變送器膜盒的正負(fù)壓室,正負(fù)壓室的隔離膜片通過硅油填充液將差壓傳遞給測(cè)量膜片,使得測(cè)量膜片左右偏移。測(cè)量膜片作為電容式差壓變送器差動(dòng)電容的一個(gè)電*,與兩固定電*組成差動(dòng)電容器。測(cè)量膜片的左右偏移改變了差動(dòng)電容的大小,將差動(dòng)電容加到差壓變送器的電路中,再經(jīng)放大變換成4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),并以流量的形式顯示出來?;诹黧w的機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的原理。在水平管道中流動(dòng)的流體,具有動(dòng)壓能和靜壓能(位能相等),在一定條件下,這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換,但能量總和不變。以體積流量公式為例:
其中:C-流出系數(shù);ε-可膨脹系數(shù);Α-節(jié)流件開孔截面積,m2;ΔP-節(jié)流裝置輸出的差壓,Pa;β-直徑比;ρ1-被測(cè)流體在I-I處的密度,kg/m3;Qv-體積流量,m3/h
按照補(bǔ)償要求,需要加入溫度和壓力的補(bǔ)償。
而液氨是通過將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨,底溫高壓的液氨在輸送過程中液氨的溫度和壓力隨著環(huán)境的變化而變化。直接影響節(jié)流裝置輸出的差壓△p,更無法實(shí)現(xiàn)溫度和壓力的準(zhǔn)確補(bǔ)償,因此導(dǎo)致孔板計(jì)量公式的計(jì)算結(jié)果。所以導(dǎo)致孔板流量計(jì)無法準(zhǔn)確的測(cè)量出液氨真實(shí)的流量。根據(jù)裝置中的使用情況可知,孔板流量計(jì)的檢測(cè)流量波動(dòng)很大,范圍在0~10m3/h。所以孔板流量計(jì)無法準(zhǔn)確的測(cè)量液氨的流量。
1.2 質(zhì)量流量計(jì)
質(zhì)量流量計(jì)泛指可以直接測(cè)出質(zhì)量流量讀數(shù)的流量計(jì)。通常選用的質(zhì)量流量計(jì)都是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)??评飱W利質(zhì)量流量計(jì)的工作原理: 把測(cè)量管端部固定,通過驅(qū)動(dòng)線圈使測(cè)量管產(chǎn)生諧振或接近諧振,從而使測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)的流體產(chǎn)生科氏力,用電磁學(xué)(或光學(xué))方法檢測(cè)產(chǎn)生的相位不同的信號(hào),以求得質(zhì)量流量。根據(jù)科里奧利原理可知,當(dāng)沿管道由圓心向外流動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)使來回轉(zhuǎn)動(dòng)頻率上升的力。這個(gè)力的大小和介質(zhì)的密度以及流速大小有直接關(guān)系。公式如下:
質(zhì)量流量=密度×流速×流通面積(M=ρνA),
由上式可知,質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果受介質(zhì)密度、流速和流通面積的影響,所以測(cè)量時(shí)確保測(cè)量管道中始終充滿均勻液體和保證液氨的流速穩(wěn)定是非常重要的,否則將會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。而液氨作為一種相態(tài)不穩(wěn)定的介質(zhì),它在輸送過程中通常會(huì)存兩相狀態(tài)即氣態(tài)和液態(tài),它的密度在不斷的變化中,受壓力波動(dòng)的影響,流速也不穩(wěn)定。所以使用質(zhì)量流量計(jì)來計(jì)量液氨誤差也會(huì)很大。想要用質(zhì)量流量計(jì)精確的計(jì)量液氨的流量,那就要在液氨進(jìn)入流量計(jì)之前,將液氨分離出來。在質(zhì)量流量計(jì)前增加一個(gè)氣液分離槽,氣液分離槽的液位要穩(wěn)定,建議采用氣動(dòng)或電動(dòng)液位變送器,測(cè)量范圍可以根據(jù)槽的直徑來選,但安裝前必須用水在實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)過。
這樣去除掉氣態(tài)氨的影響。液氨的密度與流速就是一個(gè)穩(wěn)定的值,那么質(zhì)量流量計(jì)就可以準(zhǔn)確的測(cè)量出液氨的流量了。但是通常由于質(zhì)量流量計(jì)的精度高,價(jià)格都比較昂貴。
1.3 渦街流量計(jì)
目前,液氨流量測(cè)量大都選用渦街流量計(jì)來計(jì)量。被人們稱為“數(shù)字孔板”的渦街流量計(jì)有測(cè)量精度度較高、無可動(dòng)部件、可靠性好、量程范圍寬、輸出信號(hào)頻率與狀態(tài)體積流量成正比等優(yōu)點(diǎn)。因其檢測(cè)到的液氨流量是工作狀態(tài)下的體積流量,液氨流體的壓力變化引起的密度變化非常小,可以忽略,但必須考慮溫度的變化所引起的密度變化,否則,測(cè)量到的流量會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。鍋街流量計(jì)工作原理: 以脈沖形式輸出的渦街流量計(jì),其體積流量表達(dá)式為:
Q=F/K
式中:Q-工作狀態(tài)下的體積流量,m3/h;F-渦街流量計(jì)每小時(shí)發(fā)生的脈沖數(shù)(每立方流體所產(chǎn)生的脈沖數(shù));K-儀表系數(shù)。
為了使計(jì)量精度控制在±1%,采用液體間接式質(zhì)量流量計(jì)量系統(tǒng),即“體積流量+密度”法。以渦街流量計(jì)測(cè)得的狀態(tài)體積流量Q乘上同期測(cè)得的流體密度p(間接從測(cè)量成分不變的流體溫度求得的密度),即為所測(cè)的質(zhì)量流量,其表達(dá)式為:
M=Q×p
式中:M-工作狀態(tài)下的質(zhì)量流量,kg/h;p-工作狀態(tài)下的測(cè)量流體介質(zhì)密度,kg/m'。
要想得到準(zhǔn)確的流量數(shù)據(jù),就必須不斷地在線檢測(cè)出運(yùn)行工況下的溫度,進(jìn)行溫度補(bǔ)償。安裝鍋街流量計(jì)的同時(shí)配套使用的DTB液流量計(jì)溫度補(bǔ)償器。DTB 液氨流量計(jì)溫度補(bǔ)償器安裝電原理方框圖(如圖1),其中虛線框內(nèi)為DTB溫度補(bǔ)償器部分。
圖1 DTB液氨流量計(jì)溫度補(bǔ)償器安裝電原理方框圖
由圖1中可以看出,該補(bǔ)償器安裝簡(jiǎn)單、使用方圖1DTB液氨流量計(jì)溫度補(bǔ)償器安裝電原理方框圖便,只需在原來的旋渦式流量計(jì)傳感器下游液氨管道上安裝一只鉑熱電阻,把測(cè)量信號(hào)及鍋街流量計(jì)二次表輸出信號(hào)同時(shí)傳人補(bǔ)償器,補(bǔ)償器顯示屏即可間斷顯示自動(dòng)補(bǔ)償后的液氮累計(jì)質(zhì)量流量及液氨溫度,這樣既能繼續(xù)發(fā)揮原來安裝的旋渦式流量計(jì)的作用,又能克服原流量計(jì)的弱點(diǎn),達(dá)到理想的使用效果。
2.3 3種流量計(jì)的比較
通過對(duì)上述3種流量計(jì)在液氨中使用的分析,可知,孔板流量計(jì)由于液氨的壓力不穩(wěn)定,直接影響流量計(jì)的測(cè)量參數(shù),而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差偏大;質(zhì)量流量計(jì)由于液氨的不穩(wěn)定性導(dǎo)致流速與密度不斷變化,而影響質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量參數(shù),導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確,在液氨進(jìn)行流量計(jì)前,增加一個(gè)氣液分離槽,將氣態(tài)的液氨分離出來,這樣進(jìn)入質(zhì)量流量計(jì)的液氨的流速和密度都是一個(gè)穩(wěn)定的值,保證的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,但是由于質(zhì)量流量計(jì)的價(jià)格相對(duì)較貴,從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮,不經(jīng)濟(jì);鍋街流量計(jì)由于受液氨溫度的影響,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在誤差。可在計(jì)量點(diǎn)上增加一個(gè)DTB溫度自動(dòng)補(bǔ)償器。這樣就可以使計(jì)量結(jié)果更加準(zhǔn)確,而且補(bǔ)償安裝簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。被大多數(shù)企業(yè)所選用。
3 結(jié)論
經(jīng)過上述分析比較可知,選用鍋街流量計(jì)不但經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,而且經(jīng)過溫度補(bǔ)償后,測(cè)量精準(zhǔn)。從而實(shí)現(xiàn)工藝的準(zhǔn)確控制,為物料的核算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
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