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      儀器儀表直供熱線(xiàn) 18952302362
      三暢創(chuàng  )新研發(fā)儀表、助力工業(yè)自動(dòng)化升級

      流量計在化工企業(yè)典型工況下的選型

      來(lái)源: 作者: 發(fā)布日期:2021-02-26

       摘 要:介紹了化工生產(chǎn)中常用的流量計類(lèi)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(guò)程控制的重要參數,同時(shí)也作為內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)能耗計算和貿易結算的各個(gè)環(huán)節。流量計的正確選用和準確高精度穩定測量,既可為生產(chǎn)控制提供有效的控制依據,實(shí)現單流量控制、流量配比控制等控制功能,同時(shí)也為生產(chǎn)能耗成本計算以及對外貿易結算提供了可靠的計量數據。

      1 概 述 

      流量是指每單位時(shí)間內流經(jīng)有效截面的流體數量,該數量可以用體積和質(zhì)量來(lái)表示,分別稱(chēng)為體積流量和質(zhì)量流量。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(shí)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(shí)間間隔內流體的總量,即各瞬時(shí)流量的累加和[2],目前也常使用將瞬時(shí)流量信號送入 DCS 系統來(lái)實(shí)現流量累積功能。 化工企業(yè)中常用的流量?jì)x表分為以下幾大類(lèi)。 

      (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進(jìn)行流量計算的儀表。常用的有節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、轉子流量計、超聲波流量計等。 

      (2)容積式流量計:以單位時(shí)間內所排出的液體固定容積的數目作為測量依據。常用的有齒輪流量計、腰輪流量計、雙轉子流量計等。 

      (3)轉子流量計 

      (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(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,流量低低報警時(shí)聯(lián)鎖停單個(gè)電解槽。 

      電解槽鹽水流量測量的常見(jiàn)的工況影響因素主要為: 

      (1)電解槽的電磁場(chǎng)干擾 

      (2)機泵電流不穩導致鹽水泵流量不穩 

      (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(guò)一次和二次精制后的精鹽水進(jìn)入電解槽,流量應符合每個(gè)槽的工藝指標要求,如果流量波動(dòng)不穩定,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)穩定、高效運行。 

      2.2 兩種電解槽鹽水流量計的性能比較 

      進(jìn)電解槽鹽水流量測量,主要采用金屬管轉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(jìn)行比對。

      兩種電解槽鹽水流量計的性能比較

      用于進(jìn)電解槽鹽水流量測量金屬管轉子流量計和電磁

      流量計選型情況,該選型在電解鹽水工況長(cháng)期應用效果較好,具體如下。 

      金屬管轉子流量計:錐筒/浮子導桿/浮子/其他接液部分材質(zhì)為鈦,二線(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: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(cháng)期應用運行情況,對兩種流量計的應用情況進(jìn)行比對。 

      金屬管轉子流量計: 

      (1)安裝位置上有優(yōu)勢,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,便于現場(chǎng)工藝人員在電解槽廠(chǎng)房?jì)戎庇^(guān)觀(guān)察流量。 

      (2)接線(xiàn)方式上有優(yōu)勢, 為二線(xiàn)制儀表,從中控室到現場(chǎng)只需敷設兩根電纜,節約了電纜材料費用和敷設費用,同時(shí)不需要中控 DCS 系統提供一路單獨配電。 

      (3)使用后的故障維護情況:出現故障的概率不高,液位個(gè)別出現小范圍的波動(dòng)現象時(shí),造成的原因之一可能為長(cháng)期使用后浮子和導桿上下動(dòng)作,表面出現磨損卡澀現象,其二可能由于介質(zhì)出現結晶或是介質(zhì)中含雜物,此時(shí)可在流量聯(lián)鎖解除后,用橡皮錘子輕敲測量管的外壁,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)將流量計拆下清洗并對浮子、導桿等進(jìn)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(kāi)車(chē)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(chǎng)、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的放大器,這樣電磁流量計就特別容易受外界電磁場(chǎng)的干擾,即使很微弱的信號在經(jīng)過(guò)高倍放大后,對結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)。而強直流電流的電解槽會(huì )產(chǎn)生一個(gè)強磁場(chǎng),磁場(chǎng)會(huì )使電磁流量計的電磁線(xiàn)路受到干擾,因此電磁流量計安裝時(shí)不可安裝在電解槽內,安裝在與電解槽保持一定的距離的位置,即可滿(mǎn)足安裝要求。由于電磁流量計不安裝在電解槽內,在電解廠(chǎng)房?jì)劝惭b流量顯示表,以方便工藝人員對鹽水流量進(jìn)行監控操作。此工況的電磁流量計選型選用雙頻勵磁方式,可以在較大范圍內消除環(huán)境電磁場(chǎng)的干擾,同時(shí)采用內置 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(shí),可以有效工作。 

      電磁流量計有一定的安裝直管段長(cháng)度要求,如果介質(zhì)不滿(mǎn)管或有氣泡,會(huì )導致勵磁磁場(chǎng)的偏差和波動(dòng),測量數據不準確,而直管段則是為了進(jìn)一步消除氣泡。上游不應小于5D,下游不應小于 3D 或按廠(chǎng)家要求[5]。 

      (2)接線(xiàn)方式:二線(xiàn)制和四線(xiàn)制電磁流量計的精度、抗干擾能力和成本等各方面考慮,國內主要選用的是四線(xiàn)制

      儀表,二線(xiàn)電源和二線(xiàn)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,接地電阻應控制在 4Ω以下,遇到流量波動(dòng)時(shí)應先對電磁流量計的接地進(jìn)行檢查,確保接地良好;

      其二是檢查主板是否有發(fā)熱現象,電子元件在長(cháng)期帶電工作的情況下,可能出現元件老化,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,運行時(shí)間較久的系統,由于負載的增加和電源的老化,電壓會(huì )出現衰減現象;其四是由于鹽水可能會(huì )出現結垢的現象,需利用每次停車(chē)時(shí)間對電磁流量計的電極及本體進(jìn)行清洗,以避免此類(lèi)干擾因素。 

      (4)采購成本:電磁流量計雖然采用了四線(xiàn)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子流量計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上更方便。早期的電解槽采用了金屬轉子流量計,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(zhù)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,為節能降耗、成本核算提供了重要的依據。抓好氮氣計量,主要做好以下幾點(diǎn): 

      (1)各用戶(hù)需有單獨的計量?jì)x表 

      (2)確,F場(chǎng)流量計運行正常,測量準確 

      (3)在 DCS 系統對氮氣流量運用補償公式做好標況補償 

      (4)對漏點(diǎn)進(jìn)行排查,對氮氣產(chǎn)量和用量進(jìn)行定期核算 

      流量計在化工企業(yè)典型工況下的選型

      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(jìn)行比較。 綜合以上: 

      (1)從測量精度上,渦街流量計的精度非常高,轉子流量計第二,差壓式流量計第三。 

      (2)從維護情況上,轉子流量計的維護量非常大,差壓變送器第二,渦街流量計非常少。 

      (3)從采購成本上,壓差流量計和轉子流量計相差不大,渦街流量計非常高。 

      在選擇氮氣流量時(shí),可根據計量點(diǎn)的重要程度和現場(chǎng)安裝空間來(lái)綜合考慮,用于比較重要的總管計量時(shí),建議優(yōu)先采用渦街流量計。

      4 結束語(yǔ) 

      在化工生產(chǎn)控制和計量中,流量計作為重要的監控儀表,也作為內部成本核算和對外貿易計量的儀表,發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。各類(lèi)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(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?jì)x表。流量的準確測量,有利于保證生產(chǎn)的穩定,也為企業(yè)爭取更大效益提供了有力的技術(shù)手段。

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