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流量计在化工企业典型工况下的选型

来源: 作者: 发布日期:2021-02-26

 摘 要:介绍了化工生产中常用的流量计类型,以及流量计的几种典型工况选型应用方案。流量计作为工艺过程控制的重要参数,同时也作为内部和外部计量的重要手段,它的使用贯穿正常生产控制、生产能耗计算和贸易结算的各个环节。流量计的正确选用和准确高精度稳定测量,既可为生产控制提供有效的控制依据,实现单流量控制、流量配比控制等控制功能,同时也为生产能耗成本计算以及对外贸易结算提供了可靠的计量数据。

1 概 述 

流量是指每单位时间内流经有效截面的流体数量,该数量可以用体积和质量来表示,分别称为体积流量和质量流量。常用的流量单位分别有 m3/h、Nm3/h、L/h、Nm3/h、kg/h、T/h 等。流量计是指测量流体流量的仪表,它能指示和记录某瞬时流体的流量值;计量表(总量表)是指测量流体总量的仪表,它能累计某段时间间隔内流体的总量,即各瞬时流量的累加和[2],目前也常使用将瞬时流量信号送入 DCS 系统来实现流量累积功能。 化工企业中常用的流量仪表分为以下几大类。 

(1)速度式流量计:以测量流体介质在管道中的流速作为测量依据进行流量计算的仪表。常用的有节流装置与差压变送器配套的差压式流量计、电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、转子流量计、超声波流量计等。 

(2)容积式流量计:以单位时间内所排出的液体固定容积的数目作为测量依据。常用的有齿轮流量计、腰轮流量计、双转子流量计等。 

(3)转子流量计 

(4)质量流量计

2 入电解槽盐水流量计的典型选型应用

2.1 入电解槽盐水流量计工况 

总电流为 40KA 的四个电解槽,每个单元槽盐水流量范围为 0~20m3/h,总电流为 60KA 的四个电解槽,每个单元槽盐水流量范围为 0~30m3/h;工作压力为 100KPa,工作温度为 60±5℃,盐水介质具有腐蚀性。此流量作为电解槽单槽联锁停的条件,流量低低报警时联锁停单个电解槽。 

电解槽盐水流量测量的常见的工况影响因素主要为: 

(1)电解槽的电磁场干扰 

(2)机泵电流不稳导致盐水泵流量不稳 

(3)盐水介质含杂质未处理完全,影响流量 

(4)在温度低和浓度高盐水容易结晶,影响流量 经过一次和二次精制后的精盐水进入电解槽,流量应符合每个槽的工艺指标要求,如果流量波动不稳定,将对膜产生影响,对电解槽将造成很大危害,流量计的可靠和准确测量,有助于保证生产稳定、高效运行。 

2.2 两种电解槽盐水流量计的性能比较 

进电解槽盐水流量测量,主要采用荔枝视频app安卓在线下载和电磁流量计两种测量方式,以下就两种流量计在性能上进行比对。

两种电解槽盐水流量计的性能比较

用于进电解槽盐水流量测量荔枝视频app安卓在线下载和电磁

流量计选型情况,该选型在电解盐水工况长期应用效果较好,具体如下。 

荔枝视频app安卓在线下载:锥筒/浮子导杆/浮子/其他接液部分材质为钛,二线制 4~20mA,指示器精度:±2%,变送器精度:±0.5%,底进顶出。 

电磁流量计:衬里材质为 PFA,电极和接地环材质为钽,24VDC 四线制,输出:4~20mA+HART,精度:±0.5%,内置 DC噪声切除电路,双频励磁方式。 

结合介质特性和仪表特性,以及长期应用运行情况,对两种流量计的应用情况进行比对。 

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(1)安装位置上有优势,不限电磁场的限制,可直接安装贴近于电解槽进口处,满足垂直安装的要求即可,便于现场工艺人员在电解槽厂房内直观观察流量。 

(2)接线方式上有优势, 为二线制仪表,从中控室到现场只需敷设两根电缆,节约了电缆材料费用和敷设费用,同时不需要中控 DCS 系统提供一路单独配电。 

(3)使用后的故障维护情况:出现故障的概率不高,液位个别出现小范围的波动现象时,造成的原因之一可能为长期使用后浮子和导杆上下动作,表面出现磨损卡涩现象,其二可能由于介质出现结晶或是介质中含杂物,此时可在流量联锁解除后,用橡皮锤子轻敲测量管的外壁,使堆积在浮子处的杂物顺流流走,以保证浮子动作顺畅。同时每次停车检修时将流量计拆下清洗并对浮子、导杆等进行检查处理。

(4)采购成本:由于盐水介质具有腐蚀性,该流量计在正常开车情况下不具备拆下检修的工况条件,锥筒/浮子导杆/浮子/其他接液部分材质均采用钛材,采购成本较大。

电磁流量计: 

(1)安装位置需远离强磁场、直管段要求不高:电磁流量计采用法拉第电磁感应原理,由于液体中感应出的电势值很小,所以要引入高放大倍数的放大器,这样电磁流量计就特别容易受外界电磁场的干扰,即使很微弱的信号在经过高倍放大后,对结果的影响也是巨大的,在磁场的干扰下可能造成流量的波动。而强直流电流的电解槽会产生一个强磁场,磁场会使电磁流量计的电磁线路受到干扰,因此电磁流量计安装时不可安装在电解槽内,安装在与电解槽保持一定的距离的位置,即可满足安装要求。由于电磁流量计不安装在电解槽内,在电解厂房内安装流量显示表,以方便工艺人员对盐水流量进行监控操作。此工况的电磁流量计选型选用双频励磁方式,可以在较大范围内消除环境电磁场的干扰,同时采用内置 DC 降噪电路,口径为 15mm 或以上且流体电导率为 50us/cm 或以上时,可以有效工作。 

电磁流量计有一定的安装直管段长度要求,如果介质不满管或有气泡,会导致励磁磁场的偏差和波动,测量数据不准确,而直管段则是为了进一步消除气泡。上游不应小于5D,下游不应小于 3D 或按厂家要求[5]。 

(2)接线方式:二线制和四线制电磁流量计的精度、抗干扰能力和成本等各方面考虑,国内主要选用的是四线制

仪表,二线电源和二线信号,目前主流以使用 24VDC 居多。

(3)使用后的故障维护情况:电磁流量计在安装位置不受电磁干扰且符合安装规范的情况下,故障率较低,可能造成流量波动或其他异常的原因之一是接地不可靠或接地电阻不符合要求,接地电阻应控制在 4Ω以下,遇到流量波动时应先对电磁流量计的接地进行检查,确保接地良好;

其二是检查主板是否有发热现象,电子元件在长期带电工作的情况下,可能出现元件老化,可更换进行排查;

其三是检查中控 DCS 的供电电源电压是否在工作范围内,运行时间较久的系统,由于负载的增加和电源的老化,电压会出现衰减现象;其四是由于盐水可能会出现结垢的现象,需利用每次停车时间对电磁流量计的电极及本体进行清洗,以避免此类干扰因素。 

(4)采购成本:电磁流量计虽然采用了四线制,增加了电缆的成本和敷设费用,但由于电解槽离中控室的距离一般为几百米,总的成本相较荔枝视频app而言,差距较大。

 

综合以上,从使用维护情况、安装、成本等各方面考虑,电磁流量计比荔枝视频app在电解槽盐水流量工况上使用的性价比更高,且由于体积小在维护上更方便。早期的电解槽采用了荔枝视频app,而目前主要以电磁流量计作为主要测量手段。 

3 氮气计量流量计的典型选型应用 

3.1 氮气流量计量 

随着对成本核算的不断重视,计量的要求不断提高,氮气计量也列入二级计量的范围,氮气的准确计量,为节能降耗、成本核算提供了重要的依据。抓好氮气计量,主要做好以下几点: 

(1)各用户需有单独的计量仪表 

(2)确保现场流量计运行正常,测量准确 

(3)在 DCS 系统对氮气流量运用补偿公式做好标况补偿 

(4)对漏点进行排查,对氮气产量和用量进行定期核算 

流量计在化工企业典型工况下的选型

3.2 几种氮气流量的性能比较 

氮气管道基本为碳钢管道,氮气介质中的干扰因素主要是水、杂质等,不具有腐蚀性。氮气流量测量主要应用以下几种氮气流量计,下面对它们的性能进行比较。 综合以上: 

(1)从测量精度上,涡街流量计的精度非常高,转子流量计第二,差压式流量计第三。 

(2)从维护情况上,转子流量计的维护量非常大,差压变送器第二,涡街流量计非常少。 

(3)从采购成本上,压差流量计和转子流量计相差不大,涡街流量计非常高。 

在选择氮气流量时,可根据计量点的重要程度和现场安装空间来综合考虑,用于比较重要的总管计量时,建议优先采用涡街流量计。

4 结束语 

在化工生产控制和计量中,流量计作为重要的监控仪表,也作为内部成本核算和对外贸易计量的仪表,发挥着越来越重要的作用。各类的流量计都有其优劣势,在流量计的选型应用上,应从安装、成本、维护等各个因素综合考虑,选择适用于工况的性价比较高的流量仪表。流量的准确测量,有利于保证生产的稳定,也为企业争取更大效益提供了有力的技术手段。

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