摘要：針對工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中液氨流量計測量不準確的問(wèn)題，為了能夠正確的選擇與使用液氨流量計，通過(guò)對幾種流量計工作原理進(jìn)行分析，找出影響測量誤差的原因，對影測量誤差的因素進(jìn)行判斷和調效，從而實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)中對液氨流量的準確監控。

 

液氨是化工生產(chǎn)過(guò)程的主要化工原料，精確地監控和計量液氨流量對于加強企業(yè)的經(jīng)濟核算、節約能源、降低成本具有重要意義。但是由于受工藝路線(xiàn)的影響，對流量計的選型不當和安裝不正確導致無(wú)法對液氨計量準確計量。針對工藝過(guò)程中對液氨流量計的選型與安裝作一介紹。

 

1 流量計的選用與分析

日前，在貴州省化工研究院與貴州開(kāi)磷（集團）的1000t/a無(wú)水氟化氫中試生產(chǎn)過(guò)程中，根據液氨的性質(zhì)、工藝要求的特殊性和技術(shù)經(jīng)濟性考慮，先后選擇了3種流量計，分別是孔板流量計、質(zhì)量流量計和鍋街流量計。在液氨管道上使用，調校，調整安裝方式等對這3種流量計分別進(jìn)行闡述分析。

 

1.1 孔板流量計

孔板流量計主要由孔板、導壓管路和差壓變送器3部分構成?？装迨橇髁坑嫷墓澚髟?，它將介質(zhì)流量轉換成差壓。差壓大小再經(jīng)導壓管路傳遞至差壓變送器膜盒的正負壓室，正負壓室的隔離膜片通過(guò)硅油填充液將差壓傳遞給測量膜片，使得測量膜片左右偏移。測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標準信號，并以流量的形式顯示出來(lái)?；诹黧w的機械能相互轉換的原理。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換，但能量總和不變。以體積流量公式為例：

其中：C－流出系數；ε－可膨脹系數；Α－節流件開(kāi)孔截面積，m2；ΔP－節流裝置輸出的差壓，Pa；β－直徑比；ρ1－被測流體在I－I處的密度，kg/m3；Qv-體積流量，m3/h

按照補償要求，需要加入溫度和壓力的補償。

而液氨是通過(guò)將氣態(tài)的氨氣通過(guò)加壓或冷卻得到液態(tài)氨，底溫高壓的液氨在輸送過(guò)程中液氨的溫度和壓力隨著(zhù)環(huán)境的變化而變化。直接影響節流裝置輸出的差壓△p，更無(wú)法實(shí)現溫度和壓力的準確補償，因此導致孔板計量公式的計算結果。所以導致孔板流量計無(wú)法準確的測量出液氨真實(shí)的流量。根據裝置中的使用情況可知，孔板流量計的檢測流量波動(dòng)很大，范圍在0～10m3/h。所以孔板流量計無(wú)法準確的測量液氨的流量。

 

1.2 質(zhì)量流量計

質(zhì)量流量計泛指可以直接測出質(zhì)量流量讀數的流量計。通常選用的質(zhì)量流量計都是科里奧利質(zhì)量流量計?？评飱W利質(zhì)量流量計的工作原理： 把測量管端部固定，通過(guò)驅動(dòng)線(xiàn)圈使測量管產(chǎn)生諧振或接近諧振，從而使測量管內流動(dòng)的流體產(chǎn)生科氏力，用電磁學(xué)（或光學(xué)）方法檢測產(chǎn)生的相位不同的信號，以求得質(zhì)量流量。根據科里奧利原理可知，當沿管道由圓心向外流動(dòng)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)使來(lái)回轉動(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)量流量計的計量結果受介質(zhì)密度、流速和流通面積的影響，所以測量時(shí)確保測量管道中始終充滿(mǎn)均勻液體和保證液氨的流速穩定是非常重要的，否則將會(huì )產(chǎn)生測量誤差。而液氨作為一種相態(tài)不穩定的介質(zhì)，它在輸送過(guò)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，流速也不穩定。所以使用質(zhì)量流量計來(lái)計量液氨誤差也會(huì )很大。想要用質(zhì)量流量計精確的計量液氨的流量，那就要在液氨進(jìn)入流量計之前，將液氨分離出來(lái)。在質(zhì)量流量計前增加一個(gè)氣液分離槽，氣液分離槽的液位要穩定，建議采用氣動(dòng)或電動(dòng)液位變送器，測量范圍可以根據槽的直徑來(lái)選，但安裝前必須用水在實(shí)驗室校驗過(guò)。

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)穩定的值，那么質(zhì)量流量計就可以準確的測量出液氨的流量了。但是通常由于質(zhì)量流量計的精度高，價(jià)格都比較昂貴。

 

1.3 渦街流量計

目前，液氨流量測量大都選用渦街流量計來(lái)計量。被人們稱(chēng)為“數字孔板”的渦街流量計有測量精度度較高、無(wú)可動(dòng)部件、可靠性好、量程范圍寬、輸出信號頻率與狀態(tài)體積流量成正比等優(yōu)點(diǎn)。因其檢測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，測量到的流量會(huì )產(chǎn)生較大的誤差。鍋街流量計工作原理： 以脈沖形式輸出的渦街流量計，其體積流量表達式為：

Q=F/K

式中：Q－工作狀態(tài)下的體積流量，m3/h；F－渦街流量計每小時(shí)發(fā)生的脈沖數（每立方流體所產(chǎn)生的脈沖數）；K－儀表系數。

為了使計量精度控制在±1%，采用液體間接式質(zhì)量流量計量系統，即“體積流量+密度”法。以渦街流量計測得的狀態(tài)體積流量Q乘上同期測得的流體密度p（間接從測量成分不變的流體溫度求得的密度），即為所測的質(zhì)量流量，其表達式為：

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)下的測量流體介質(zhì)密度，kg/m＇。

要想得到準確的流量數據，就必須不斷地在線(xiàn)檢測出運行工況下的溫度，進(jìn)行溫度補償。安裝鍋街流量計的同時(shí)配套使用的DTB液流量計溫度補償器。DTB 液氨流量計溫度補償器安裝電原理方框圖（如圖1），其中虛線(xiàn)框內為DTB溫度補償器部分。

圖1 DTB液氨流量計溫度補償器安裝電原理方框圖

由圖1中可以看出，該補償器安裝簡(jiǎn)單、使用方圖1DTB液氨流量計溫度補償器安裝電原理方框圖便，只需在原來(lái)的旋渦式流量計傳感器下游液氨管道上安裝一只鉑熱電阻，把測量信號及鍋街流量計二次表輸出信號同時(shí)傳人補償器，補償器顯示屏即可間斷顯示自動(dòng)補償后的液氮累計質(zhì)量流量及液氨溫度，這樣既能繼續發(fā)揮原來(lái)安裝的旋渦式流量計的作用，又能克服原流量計的弱點(diǎn)，達到理想的使用效果。

 

2.3 3種流量計的比較

通過(guò)對上述3種流量計在液氨中使用的分析，可知，孔板流量計由于液氨的壓力不穩定，直接影響流量計的測量參數，而導致測量結果誤差偏大；質(zhì)量流量計由于液氨的不穩定性導致流速與密度不斷變化，而影響質(zhì)量流量計的測量參數，導致測量不準確，在液氨進(jìn)行流量計前，增加一個(gè)氣液分離槽，將氣態(tài)的液氨分離出來(lái)，這樣進(jìn)入質(zhì)量流量計的液氨的流速和密度都是一個(gè)穩定的值，保證的測量結果的準確性，但是由于質(zhì)量流量計的價(jià)格相對較貴，從技術(shù)經(jīng)濟角度考慮，不經(jīng)濟；鍋街流量計由于受液氨溫度的影響，導致測量結果存在誤差?？稍谟嬃奎c(diǎn)上增加一個(gè)DTB溫度自動(dòng)補償器。這樣就可以使計量結果更加準確，而且補償安裝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟實(shí)惠。被大多數企業(yè)所選用。

 

3 結論

經(jīng)過(guò)上述分析比較可知，選用鍋街流量計不但經(jīng)濟實(shí)惠，而且經(jīng)過(guò)溫度補償后，測量精準。從而實(shí)現工藝的準確控制，為物料的核算提供準確的數據。