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氯气流量计计量仪表的选择与应用

氯气流量计计量仪表的选择与应用氯气流量是一种比较难测量的工艺参数,针对原来使用的氯气流量计在使用中存在的问题,分析原因,提出最佳的解决方案。改造后,取得了十分满意的效果,对今后氯气流量仪表及其他气体流量仪表的选择与使用有很好的借鉴作用。

        涡轮流量计,气体涡轮流量计,罗茨流量计

    氯气是盐化工及相关生产装置不可缺少的产品和原料,氯气流量的测量更是对安全生产及产品质量具有十分重要的意义。某公司生产氯气及用氯装置较多,氯气流量测量也较普遍。以前均采用孔板加差压变送器的测量模式,但由于氯气含有粘性杂质,取压阀和取压管容易被堵死,不能正常测量,虽然经常对取压阀和取压管进行疏通,但使用周期很短,这为氯气的正常测量带来很大困难。后来该公司新上3套氯气流量测量装置,仪表选用了金属管浮子流量计。投用伊始,流量计的浮子就时常出现剧烈振动,导致生产装置压力波动,防爆膜炸裂,装置停车。为解决这一问题,笔者对生产工艺及氯气测量仪表进行了分析,最终找到了仪表不能正常工作的原因及解决办法,将改进后的系统投入使用,取得了十分满意的效果。

    1 振荡现象及原因分析

    金属管浮子流量计是一种变面积式流量计。它是以浮子在垂直管中随着流量变化而升降,改变浮子与孔板之间环隙面积来进行测量的体积式流量仪表。这种流量计具有结构简单,可靠性高,耐高温,使用寿命长,适用于强腐蚀性介质等优点。缺点是由于其浮子为可动部件,当流体流速超过一定值时,浮子稳定性变差,容易产生振荡。有资料显示,被测介质流速应在0.5~1.5 m/s之间[1]。这3台金属管浮子流量计规格为DN80,取内径R=40 mm,正常流量为100 m3/h,流量qV与流速v之间的关系为

    显然,氯气流量比规定的流速大许多,在这种情况下浮子极有可能产生振荡。为进一步证明流速过大是产生振荡的原因,笔者将氯气流速降到流量计正常工作范围内,此时,流量计振荡消失,从而认定流速过大是导致金属管浮子流量计浮振荡的原因。

    2 新流量计的选择

    既然金属管浮子流量计不适用于这里的氯气测量,就要根据工艺情况重新选择一种合适的流量计,这种流量计应该具有无可动部件、允许少量粘附、价格便宜及安装维护方便等特点。经对几种流量计进行比较,认为涡街流量计最为合适。因为这种流量计无可动部件,允许介质流速范围大,价格便宜及安装维护方便。

    2.1 涡街流量计的工作原理

    涡街流量计是一种速度式体积流量计,是根据卡曼涡街原理制成的流量计。在流体中设置漩涡发生体,当流体流过漩涡发生体时,在其后方两侧交替产生排列整齐、转向向内的漩涡列。设漩涡的发生频率为f,被测流体的平均流速为絭,漩涡发生体迎流面宽度为d,流通管直径为D,如图1所示,根据卡曼涡街原理,f与流速间有下列关系。

   式中 St———斯特劳哈尔数,在一定雷诺数范围内是一常数[2]

     由式(2)可见,当管径、漩涡发生体尺寸一定,在一定的雷诺数下,漩涡频率只与流体的平均流速有关。

     涡街流量计的流量方程为

    qV=f/k

   式中 k———仪表常数,代表仪表对每立方米流量所产生的脉冲数。

    2.2 涡街流量计的组成

    涡街流量计一般由表体、漩涡发生体、传感器、放大器等部分组成。表体内垂直、对称焊有漩涡发生体。漩涡发生体下游安装传感器,传感器信号引至放大器。当流体流经漩涡发生体时,就会产生两列交错排列整齐的漩涡。漩涡的频率f由传感器检测并送往放大器放大。经放大、滤波、整形便成为标准的脉冲信号输出,也可转换为4~20 mA输出。

    2.3 涡街流量计的安装

    涡街流量计虽然能够满足前面的要求,但是它也有其缺点,就是怕管路振动和电磁干扰。涡街流量计测量液体,管路中充满的液体包围在传感器周围,具有良好的阻尼。如果测量气体流量,由于气体的密度和黏度比液体小得多,阻尼特性较差,管道或厂房的振动,都会导致仪表示值的“无中生有”[3]。经现场考察,认为管路振动不太严重,附近也没有太强的电磁干扰。另外在选型时,选择了采用差动技术和电源隔离技术的涡街流量计,这种流量计能够区别漩涡和管路振动输出相位不同的信号,再由差动放大器区别放大,抑制振动。同时,由于采用电源隔离技术,限制了工频干扰进入放大器。这两项技术的应用在一定程度上解决了涡街流量计怕振动和电磁干扰的问题。根据原金属管浮子流量计量程为标准状况下30~300 m3/h,折算出工况流量量程为16.7~167 m3/h,查选型样本,选择涡街流量计口径为DN50。将涡街流量计安装在原金属管浮子流量计的位置,前后直管段为与流量计内径一致的无缝钢管,20D,5D

    3 使用效果及评价

    涡街流量计投用后,彻底消除了仪表振荡问题,其记录曲线几乎为一条直线,仪表维修量大大降低,解决了由于振动可能产生爆炸的问题。但也存在一些不足,如当氯气流量低于10 m3/h,涡街流量计测量误差较大。由于这样小的流量只有刚开车时才出现,此时是以观察火焰控制流量,且很快就转入正常流量,因此,这一问题不会影响正常生产。

    最后,就流量计的选择与使用谈一些体会:

    1)由于气体流速较快,在选择气体流量计时尽量选择无可动部件的流量仪表,以免产生振荡,影响生产。

    2)测量含少量粘性杂质或水份的流体都可以选用涡街流量计。而且涡街流量计经过几十年的不断完善发展,已经能够胜任大多数的流体测量且安装维护方便。

    3)对于管路振动较严重的场合,使用涡街流量计要特别慎重,避免不必要的浪费。

    4)尽量避免在量程的10%以下使用涡街流量计,此时读数误差较大。

    5)选择涡街流量计时,一定要根据介质情况选择漩涡发生体类型。

点击次数:  更新时间:2018-08-28 14:28:07  【打印此页】  【关闭