摘要:介紹了化工生產(chǎn)中常用的流量計類型,以及流量計的幾種典型工況選型應用方案。流量計作為工藝過程控制的重要參數(shù),同時也作為內(nèi)部和外部計量的重要手段,它的使用貫穿正常生產(chǎn)控制、生產(chǎn)能耗計算和貿(mào)易結算的各個環(huán)節(jié)。流量計的正確選用和準確高精度穩(wěn)定測量,既可為生產(chǎn)控制提供有效的控制依據(jù),實現(xiàn)單流量控制、流量配比控制等控制功能,同時也為生產(chǎn)能耗成本計算以及對外貿(mào)易結算提供了可靠的計量數(shù)據(jù)。
1概述
流量是指每單位時間內(nèi)流經(jīng)有效截面的流體數(shù)量,該數(shù)量可以用體積和質(zhì)量來表示,分別稱為體積流量和質(zhì)量流量1。常用的流量單位分別有m3/h、Nm3/h、L/h、Nm3/h、kg/h、T/h等。流量計是指測量流體流量的儀表,它能指示和記錄某瞬時流體的流量值;計量表(總量表)是指測量流體總量的儀表,它能累計某段時間間隔內(nèi)流體的總量,即各瞬時流量的累加和,目前也常使用將瞬時流量信號送入DCS系統(tǒng)來實現(xiàn)流量累積功能。
化工企業(yè)中常用的流量儀表分為以下幾大類。
(1)速度式流量計:以測量流體介質(zhì)在管道中的流速作為測量依據(jù)進行流量計算的儀表。常用的有節(jié)流裝置與差壓變送器配套的差壓式流量計、電磁流量計、渦街流量計、渦輪流量計、轉(zhuǎn)子流量計、超聲波流量計等。
(2)容積式流量計:以單位時間內(nèi)所排出的液體固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)。常用的有齒輪流量計、腰輪流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計等。
(3)轉(zhuǎn)子流量計
(4)質(zhì)量流量計
2入電解槽鹽水流量計的典型選型應用.
2.1入電解槽鹽水流量計工況
總電流為40KA的四個電解槽,每個單元槽鹽水流量范圍為0~20m3/h,總電流為60KA的四個電解槽,每個單元槽鹽水流量范圍為0'~30m3/h;工作壓力為100KPa,工作溫度為60±5℃,鹽水介質(zhì)具有腐蝕性。此流量作為電解槽單槽聯(lián)鎖停的條件,流量低低報警時聯(lián)鎖停單個電解槽。電解槽鹽水流量測量的常見的工況影響因素主要為:
(1)電解槽的電磁場干擾
(2)機泵電流不穩(wěn)導致鹽水泵流量不穩(wěn)
(3)鹽水介質(zhì)含雜質(zhì)未處理完全,影響流量
(4)在溫度低和濃度高鹽水容易結晶,影響流量經(jīng)過---次和二次精制后的精鹽水進入電解槽,流量應符合每個槽的工藝指標要求,如果流量波動不穩(wěn)定,將對膜產(chǎn)生影響,對電解槽將造成很大危害,流量計的可靠和準確測量,有助于保證生產(chǎn)穩(wěn)定、高效運行。
2.2兩種電解槽鹽水流量計的性能比較
進電解槽鹽水流量測量,主要采用金屬管轉(zhuǎn)子流量計和電磁流量計兩種測量方式,以下就兩種流量計在性能上進行比對。
用于進電解槽鹽水流量測量金屬管轉(zhuǎn)子流量計和電磁流量計選型情況,該選型在電解鹽水工況長期應用效果較好,具體如下。
金屬管轉(zhuǎn)子流量計:錐筒/浮子導桿/浮子/其他接液部分材質(zhì)為鈦,二線制4~20mA,指示器精度:±2%,變送器精度:±0.5%,底進頂出。
電磁流量計:襯里材質(zhì)為PFA,電極和接地環(huán)材質(zhì)為鉭,24VDC四線制,輸出:4~20mA+HART,精度:±0.5%,內(nèi)置DC噪聲切除電路,雙頻勵磁方式。
結合介質(zhì)特性和儀表特性,以及長期應用運行情況,對兩種流量計的應用情況進行比對。.
金屬管轉(zhuǎn)子流量計:
(1)安裝位置上有優(yōu)勢,不限電磁場的限制,可直接安裝貼近于電解槽進口處,滿足垂直安裝的要求即可,便于現(xiàn)場工藝人員在電解槽廠房內(nèi)直觀觀察流量。
(2)接線方式上有優(yōu)勢,為二線制儀表,從中控室到現(xiàn)場只需敷設兩根電纜,節(jié)約了電纜材料費用和敷設費用,同時不需要中控DCS系統(tǒng)提供一路單獨配電。
(3)使用后的故障維護情況:出現(xiàn)故障的概率不高,液位個別出現(xiàn)小范圍的波動現(xiàn)象時,造成的原因之--可能為長期使用后浮子和導桿上下動作,表面出現(xiàn)磨損卡澀現(xiàn)象,其二可能由于介質(zhì)出現(xiàn)結晶或是介質(zhì)中含雜物,此時可在流量聯(lián)鎖解除后,用橡皮錘子輕敲測量管的外璧,使堆積在浮子處的雜物順流流走,以保證浮子動作順暢。同時每次停車檢修時將流量計拆下清洗并對浮子、導桿等進行檢查處理。(4)采購成本:由于鹽水介質(zhì)具有腐蝕性,該流量計在正常開車情況下不具備拆下檢修的工況條件,錐筒/浮子導桿/浮子/其他接液部分材質(zhì)均采用鈦材,采購成本較大。
電磁流量計:
(1)安裝位置需遠離強磁場、直管段要求不高:電磁流量計采用法拉第電磁感應原理,由于液體中感應出的電勢值很小,所以要引入高放大倍數(shù)的放大器,這樣電磁流量計就特別容易受外界電磁場的干擾,即使很微弱的信號在經(jīng)過高倍放大后,對結果的影響也是巨大的,在磁場的干擾下可能造成流量的波動。而強直流電流的電解槽會產(chǎn)生-一個強磁場,磁場會使電磁流量計的電磁線路受到干擾,因此電磁流量計安裝時不可安裝在電解槽內(nèi),安裝在與電解槽保持--定的距離的位置,即可滿足安裝要求。由于電磁流量計不安裝在電解槽內(nèi),在電解廠房內(nèi)安裝流量顯示表,以方便工藝人員對鹽水流量進行監(jiān)控操作。此工況的電磁流量計選型選用雙頻勵磁方式,可以在較大范圍內(nèi)消除環(huán)境電磁場的干擾,同時采用內(nèi)置DC降噪電路,口徑為15mm或以上且流體電導率為50us/cm或以上時,可以有效工作。.
電磁流量計有一定的安裝直管段長度要求,如果介質(zhì)不滿管或有氣泡,會導致勵磁磁場的偏差和波動,測量數(shù)據(jù)不準確,而直管段則是為了進一步消除氣泡。上游不應小于5D,下游不應小于3D或按廠家要求。
(2)接線方式:二線制和四線制電磁流量計的精度、抗干擾能力和成本等各方面考慮,國內(nèi)主要選用的是四線制儀表,二線電源和二線信號,目前主流以使用24VDC居多。
(3)使用后的故障維護情況:電磁流量計在安裝位置不受電磁干擾且符合安裝規(guī)范的情況下,故障率較低,可能造成流量波動或其他異常的原因之一是接地不可靠或接地電阻不符合要求,接地電阻應控制在49以下,遇到流量波動時應先對電磁流量計的接地進行檢查,確保接地良好;其二是檢查主板是否有發(fā)熱現(xiàn)象,電子元件在長期帶電工作的情況下,可能出現(xiàn)元件老化,可更換進行排查;其三是檢查中控DCS的供電電源電壓是否在工作范圍內(nèi),運行時間較久的系統(tǒng),由于負載的增加和電源的老化,電壓會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象;其四是由于鹽水可能會出現(xiàn)結垢的現(xiàn)象,需利用每次停車時間對電磁流量計的電極及本體進行清洗,以避免此類干擾因素。
(4)采購成本:電磁流量計雖然采用了四線制,增加了電纜的成本和敷設費用,但由于電解槽離中控室的距離一般為幾百米,總的成本相較金屬轉(zhuǎn)子流量計而言,差距較大。
綜合以上,從使用維護情況、安裝、成本等各方面考慮,電磁流量計比金屬轉(zhuǎn)子流量計在電解槽鹽水流量工況上使用的性價比更高,且由于體積小在維護.上更方便。早期的電解槽采用了金屬轉(zhuǎn)子流量計,而目前主要以電磁流量計作為主要測量手段。
3氮氣計量流量計的典型選型應用
3.1氮氣流量計量
隨著對成本核算的不斷重視,計量的要求不斷提高,氮氣計量也列入二級計量的范圍,氮氣的準確計量,為節(jié)能降耗、成本核算提供了重要的依據(jù)。抓好氮氣計量,主要做好以下幾點:
(1)各用戶需有單獨的計量儀表
(2)確保現(xiàn)場流量計運行正常,測量準確
(3)在DCS系統(tǒng)對氮氣流量運用補償公式做好標況補償
(4)對漏點進行排查,對氮氣產(chǎn)量和用量進行定期核算
3.2幾種氮氣流量的性能比較
氮氣管道基本為碳鋼管道,氮氣介質(zhì)中的干擾因素主要是水、雜質(zhì)等,不具有腐蝕性。氮氣流量測量主要應用以下幾種氮氣流量計,下面對它們的性能進行比較。
綜合以上:
(1)從測量精度上,渦街流量計的精度最高,轉(zhuǎn)子流量計第二,差壓式流量計第三。
(2)從維護情況上,轉(zhuǎn)子流量計的維護量最大,差壓變送器第二,渦街流量計最少。
(3)從采購成本上,差壓式流量計和轉(zhuǎn)子流量計相差不大,渦街流量計最高。
在選擇氮氣流量時,可根據(jù)計量點的重要程度和現(xiàn)場安裝空間來綜合考慮,用于比較重要的總管計量時,建議優(yōu)先采用渦街流量計。
4結束語
在化工生產(chǎn)控制和計量中,流量計作為重要的監(jiān)控儀表,也作為內(nèi)部成本核算和對外貿(mào)易計量的儀表,發(fā)揮著越.來越重要的作用。各類的流量計都有其優(yōu)劣勢,在流量計的選型應用上,應從安裝、成本、維護等各個因素綜合考慮,選擇適用于:工況的性價比較高的流量儀表。流量的準確測量,有利于保證生產(chǎn)的穩(wěn)定,也為企業(yè)爭取更大效益提供了有力的技術手段。
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