摘要:介紹了化工生產(chǎn)中常用的流量計(jì)類(lèi)型,以及流量計(jì)的幾種典型工況選型應(yīng)用方案。流量計(jì)作為工藝過(guò)程控制的重要參數(shù),同時(shí)也作為內(nèi)部和外部計(jì)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(jì)算和貿(mào)易結(jié)算的各個(gè)環(huán)節(jié)。流量計(jì)的正確選用和準(zhǔn)確高精度穩(wěn)定測(cè)量,既可為生產(chǎn)控制提供有效的控制依據(jù),實(shí)現(xiàn)單流量控制、流量配比控制等控制功能,同時(shí)也為生產(chǎn)能耗成本計(jì)算以及對(duì)外貿(mào)易結(jié)算提供了可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)。
1概述
流量是指每單位時(shí)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(lái)表示,分別稱(chēng)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(jì)是指測(cè)量流體流量的儀表,它能指示和記錄某瞬時(shí)流體的流量值;計(jì)量表(總量表)是指測(cè)量流體總量的儀表,它能累計(jì)某段時(shí)間間隔內(nèi)流體的總量,即各瞬時(shí)流量的累加和,目前也常使用將瞬時(shí)流量信號(hào)送入DCS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)流量累積功能。
化工企業(yè)中常用的流量?jī)x表分為以下幾大類(lèi)。
(1)速度式流量計(jì):以測(cè)量流體介質(zhì)在管道中的流速作為測(cè)量依據(jù)進(jìn)行流量計(jì)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(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。
(2)容積式流量計(jì):以單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)。常用的有齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。
(3)轉(zhuǎn)子流量計(jì)
(4)質(zhì)量流量計(jì)
2入電解槽鹽水流量計(jì)的典型選型應(yīng)用.
2.1入電解槽鹽水流量計(jì)工況
總電流為40KA的四個(gè)電解槽,每個(gè)單元槽鹽水流量范圍為0~20m3/h,總電流為60KA的四個(gè)電解槽,每個(gè)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(bào)警時(shí)聯(lián)鎖停單個(gè)電解槽。電解槽鹽水流量測(cè)量的常見(jiàn)的工況影響因素主要為:
(1)電解槽的電磁場(chǎng)干擾
(2)機(jī)泵電流不穩(wěn)導(dǎo)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(jié)晶,影響流量經(jīng)過(guò)---次和二次精制后的精鹽水進(jìn)入電解槽,流量應(yīng)符合每個(gè)槽的工藝指標(biāo)要求,如果流量波動(dòng)不穩(wěn)定,將對(duì)膜產(chǎn)生影響,對(duì)電解槽將造成很大危害,流量計(jì)的可靠和準(zhǔn)確測(cè)量,有助于保證生產(chǎn)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。
2.2兩種電解槽鹽水流量計(jì)的性能比較
進(jìn)電解槽鹽水流量測(cè)量,主要采用金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)和電磁流量計(jì)兩種測(cè)量方式,以下就兩種流量計(jì)在性能上進(jìn)行比對(duì)。
用于進(jìn)電解槽鹽水流量測(cè)量金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)和電磁流量計(jì)選型情況,該選型在電解鹽水工況長(zhǎng)期應(yīng)用效果較好,具體如下。
金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì):錐筒/浮子導(dǎo)桿/浮子/其他接液部分材質(zhì)為鈦,二線(xiàn)制4~20mA,指示器精度:±2%,變送器精度:±0.5%,底進(jìn)頂出。
電磁流量計(jì):襯里材質(zhì)為PFA,電極和接地環(huán)材質(zhì)為鉭,24VDC四線(xiàn)制,輸出:4~20mA+HART,精度:±0.5%,內(nèi)置DC噪聲切除電路,雙頻勵(lì)磁方式。
結(jié)合介質(zhì)特性和儀表特性,以及長(zhǎng)期應(yīng)用運(yùn)行情況,對(duì)兩種流量計(jì)的應(yīng)用情況進(jìn)行比對(duì)。.
金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì):
(1)安裝位置上有優(yōu)勢(shì),不限電磁場(chǎng)的限制,可直接安裝貼近于電解槽進(jìn)口處,滿(mǎn)足垂直安裝的要求即可,便于現(xiàn)場(chǎng)工藝人員在電解槽廠(chǎng)房?jī)?nèi)直觀(guān)觀(guān)察流量。
(2)接線(xiàn)方式上有優(yōu)勢(shì),為二線(xiàn)制儀表,從中控室到現(xiàn)場(chǎng)只需敷設(shè)兩根電纜,節(jié)約了電纜材料費(fèi)用和敷設(shè)費(fèi)用,同時(shí)不需要中控DCS系統(tǒng)提供一路單獨(dú)配電。
(3)使用后的故障維護(hù)情況:出現(xiàn)故障的概率不高,液位個(gè)別出現(xiàn)小范圍的波動(dòng)現(xiàn)象時(shí),造成的原因之--可能為長(zhǎng)期使用后浮子和導(dǎo)桿上下動(dòng)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(jié)晶或是介質(zhì)中含雜物,此時(shí)可在流量聯(lián)鎖解除后,用橡皮錘子輕敲測(cè)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(dòng)作順暢。同時(shí)每次停車(chē)檢修時(shí)將流量計(jì)拆下清洗并對(duì)浮子、導(dǎo)桿等進(jìn)行檢查處理。(4)采購(gòu)成本:由于鹽水介質(zhì)具有腐蝕性,該流量計(jì)在正常開(kāi)車(chē)情況下不具備拆下檢修的工況條件,錐筒/浮子導(dǎo)桿/浮子/其他接液部分材質(zhì)均采用鈦材,采購(gòu)成本較大。
電磁流量計(jì):
(1)安裝位置需遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)、直管段要求不高:電磁流量計(jì)采用法拉第電磁感應(yīng)原理,由于液體中感應(yīng)出的電勢(shì)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(jì)就特別容易受外界電磁場(chǎng)的干擾,即使很微弱的信號(hào)在經(jīng)過(guò)高倍放大后,對(duì)結(jié)果的影響也是巨大的,在磁場(chǎng)的干擾下可能造成流量的波動(dòng)。而強(qiáng)直流電流的電解槽會(huì)產(chǎn)生-一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)會(huì)使電磁流量計(jì)的電磁線(xiàn)路受到干擾,因此電磁流量計(jì)安裝時(shí)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(mǎn)足安裝要求。由于電磁流量計(jì)不安裝在電解槽內(nèi),在電解廠(chǎng)房?jī)?nèi)安裝流量顯示表,以方便工藝人員對(duì)鹽水流量進(jìn)行監(jiān)控操作。此工況的電磁流量計(jì)選型選用雙頻勵(lì)磁方式,可以在較大范圍內(nèi)消除環(huán)境電磁場(chǎng)的干擾,同時(shí)采用內(nèi)置DC降噪電路,口徑為15mm或以上且流體電導(dǎo)率為50us/cm或以上時(shí),可以有效工作。.
電磁流量計(jì)有一定的安裝直管段長(zhǎng)度要求,如果介質(zhì)不滿(mǎn)管或有氣泡,會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁磁場(chǎng)的偏差和波動(dòng),測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,而直管段則是為了進(jìn)一步消除氣泡。上游不應(yīng)小于5D,下游不應(yīng)小于3D或按廠(chǎng)家要求。
(2)接線(xiàn)方式:二線(xiàn)制和四線(xiàn)制電磁流量計(jì)的精度、抗干擾能力和成本等各方面考慮,國(guó)內(nèi)主要選用的是四線(xiàn)制儀表,二線(xiàn)電源和二線(xiàn)信號(hào),目前主流以使用24VDC居多。
(3)使用后的故障維護(hù)情況:電磁流量計(jì)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(dòng)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(yīng)控制在49以下,遇到流量波動(dòng)時(shí)應(yīng)先對(duì)電磁流量計(jì)的接地進(jìn)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(zhǎng)期帶電工作的情況下,可能出現(xiàn)元件老化,可更換進(jìn)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(yùn)行時(shí)間較久的系統(tǒng),由于負(fù)載的增加和電源的老化,電壓會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象;其四是由于鹽水可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢的現(xiàn)象,需利用每次停車(chē)時(shí)間對(duì)電磁流量計(jì)的電極及本體進(jìn)行清洗,以避免此類(lèi)干擾因素。
(4)采購(gòu)成本:電磁流量計(jì)雖然采用了四線(xiàn)制,增加了電纜的成本和敷設(shè)費(fèi)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(jì)而言,差距較大。
綜合以上,從使用維護(hù)情況、安裝、成本等各方面考慮,電磁流量計(jì)比金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)在電解槽鹽水流量工況上使用的性?xún)r(jià)比更高,且由于體積小在維護(hù).上更方便。早期的電解槽采用了金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì),而目前主要以電磁流量計(jì)作為主要測(cè)量手段。
3氮?dú)庥?jì)量流量計(jì)的典型選型應(yīng)用
3.1氮?dú)饬髁坑?jì)量
隨著對(duì)成本核算的不斷重視,計(jì)量的要求不斷提高,氮?dú)庥?jì)量也列入二級(jí)計(jì)量的范圍,氮?dú)獾臏?zhǔn)確計(jì)量,為節(jié)能降耗、成本核算提供了重要的依據(jù)。抓好氮?dú)庥?jì)量,主要做好以下幾點(diǎn):
(1)各用戶(hù)需有單獨(dú)的計(jì)量?jī)x表
(2)確保現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)運(yùn)行正常,測(cè)量準(zhǔn)確
(3)在DCS系統(tǒng)對(duì)氮?dú)饬髁窟\(yùn)用補(bǔ)償公式做好標(biāo)況補(bǔ)償
(4)對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行排查,對(duì)氮?dú)猱a(chǎn)量和用量進(jìn)行定期核算
3.2幾種氮?dú)饬髁康男阅鼙容^
氮?dú)夤艿阑緸樘间摴艿?氮?dú)饨橘|(zhì)中的干擾因素主要是水、雜質(zhì)等,不具有腐蝕性。氮?dú)饬髁繙y(cè)量主要應(yīng)用以下幾種氮?dú)饬髁坑?jì),下面對(duì)它們的性能進(jìn)行比較。
綜合以上:
(1)從測(cè)量精度上,渦街流量計(jì)的精度最高,轉(zhuǎn)子流量計(jì)第二,差壓式流量計(jì)第三。
(2)從維護(hù)情況上,轉(zhuǎn)子流量計(jì)的維護(hù)量最大,差壓變送器第二,渦街流量計(jì)最少。
(3)從采購(gòu)成本上,差壓式流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)相差不大,渦街流量計(jì)最高。
在選擇氮?dú)饬髁繒r(shí),可根據(jù)計(jì)量點(diǎn)的重要程度和現(xiàn)場(chǎng)安裝空間來(lái)綜合考慮,用于比較重要的總管計(jì)量時(shí),建議優(yōu)先采用渦街流量計(jì)。
4結(jié)束語(yǔ)
在化工生產(chǎn)控制和計(jì)量中,流量計(jì)作為重要的監(jiān)控儀表,也作為內(nèi)部成本核算和對(duì)外貿(mào)易計(jì)量的儀表,發(fā)揮著越.來(lái)越重要的作用。各類(lèi)的流量計(jì)都有其優(yōu)劣勢(shì),在流量計(jì)的選型應(yīng)用上,應(yīng)從安裝、成本、維護(hù)等各個(gè)因素綜合考慮,選擇適用于:工況的性?xún)r(jià)比較高的流量?jī)x表。流量的準(zhǔn)確測(cè)量,有利于保證生產(chǎn)的穩(wěn)定,也為企業(yè)爭(zhēng)取更大效益提供了有力的技術(shù)手段。
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