质量流量计

质量流量计在液态尿素流量测量中的应用

简要介绍了科氏质量流量计的测量原理,并对科氏质量流量计在尿液流量测量上选型注意事项以及应用做了较为详细的介绍。

        质量流量计,电磁流量计,靶式流量计

中化山东肥业有限公司是中化集团的子公司,公司主要产品为复合肥,其中高塔造粒年产40 万吨肥料,主要原料为尿素等,其中尿素需要用饱和蒸汽融化成为液态尿液,温度在132138℃之间,通过专用尿液泵将尿液输送到8 4 米高平台上,与相关粉料按照一定配比在混合槽中充分混合,然后通过专用造粒喷头,将混合液从84 米高平台上喷洒自由落体到地面后成为带孔的圆粒装肥料,深得种粮农民的喜爱,因为该种肥料能根据农民的需要,能在较大范围内按照一定比例生产出相应的含量的肥料。

介 绍

在配比过程中,尿液的测量至关重要,在上该项目时,因为当时没有同类企业使用该尿液流量计,所以我们非常慎重对待该流量计的选择,电磁流量计、转子流量计等一开始纳入选择范围内,但是经过详细的查找资料后发现,该尿液的纯度为99.7% 以上,含水分极少,电导率低于×10-6S/m,不能采用电磁流量计,同时因为工艺对该流量计的要求很高,要求为±0.1%,转子流量计精度低也被淘汰。后确定采用E+HPromass 80F型分体质量流量计。

科氏流量测量原理如图所示。

m为质点速度;v为径向速度;Fc为科氏力为角速度。

因为输尿液的管道至塔顶,静压达到1.06MPa,为了尽量减小管道的压损,采用直管形式的质量流量计,其原理如图所示。

fR为振动频率;mt为管道质量;mfl为流体质量为流体密度;c 为常数。

为相位差;m为质量流量为热电阴;fR为振动频率为密度;T 为温度。

从以上图示,可以看出科氏力式质量流量计是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用为原理,以质量流量测量为目的的流量计。它一般由一次装置与二次装置所组成。一次装置,即流量传感器。这是一种基于科里奥利力效应的相位敏感型谐振式传感器。该传感器由振动管、信号检测器、振动驱动器、支撑结构和壳体所组成。振动管,即测量管。是被测流体流经的振荡管路。信号检测器,是用来检测和监控科里奥利力效应的测量传感器。用的是电磁式检测器。振动驱动器,是驱动振动管振动的装置。它和信号检测器、放大处理电路构成一套正反馈自激振荡系统。支撑结构,即振动管的文撑件,常用不锈钢材料铸造而成,E+H 的是904L 材质,它把振动管和安装法兰连接成一个整体。壳体,是对振动管、信号检测器和振动驱动装置提供保护的部件。在一般结构中,流量传感器均采用单层壳体保护,在某些特殊要求的场合,可以考虑采用双层壳体保护。E+H 80F 型号采用双层壳体,中间充惰性气体保护。二次装置,即流量变送器。是以微处理器为核心的电子系统。它用来向一次装置提供驱动力,并将一次装置的信号转换为质量流量信号及其他一些有意义的参数信号,同时具有很据温度参数对质量流量和密度测量进行补偿、修正的功能。流量变送器一般输出标准电流信号或频率信号,并可按一定的通讯协议,诸如ProfibusHart 协议等与DCS 控制系统通讯。从变送器上的显示面板可以组态显示所要求的各种参数。

从测量原理中可知:科氏力质量流量计不但能直接测量质量流量,还能间接地测量出流体的密度,同时还可测量介质温度和测量体温度。E + H 测量温度的传感器为Pt1000,测温可靠。我们单位使用的3路输出信号,监控人员同时能观察到质量流量、介质温度、介质密度,而且流量的测量精度可达到±1‰。满足了工艺配比需求。根据流量信号同时采用变频器控制尿液泵的转速,达到了自动调节,采用变频器调节尿液流量一方面节能;另一方面减少了采用调节阀门的投资。

在质量流量计的选型中注意事项:

(1)耐温:需要流量计耐温达到200;

(2)注意保温:因为质量流量计较长,一般700cm左右,需要保温,我们采用原装的保温护套;

(3)信号的输出,提出特别要求,输出三路信号,不提要求的话,标配一路流量信号输出;

(4 )口径要求:因为质量流量计的量程较大,一般选择比管径小一个等级的口径,但是兼顾管径的压损;

(5 )一体还是分体:因为管道的温度较高,夹套保温一般都达到1 4 0 ℃,建议采用分体式,延长转换器的使用寿命。

(6 )考虑输送管道的长度:一般输送管道比较长,因此建议使用直管测量机构,不建议用大弯管测量装置,尽量减小管道压损。另外直管质量流量计振动频率可达6001200Hz,是工业频率的十几倍,因此抗震性能高。

在使用遇到的问题及解决办法:

(1 )安装问题:避免半空管,若必须安装管道的下游,下端必须增加阀门以保证管道充满液体;

(2)管道应力问题:避免流量计测量体成为管道支撑部件,出现这样的情况下需要将流量计两端管道进行加固;

(3)介质的纯度问题:若液体过脏,必须增加过滤装置;

(4)夹套温度过高:夹套温度达到160℃,导致流量计误差过大,夹套温度供蒸汽好采用稳压装置,控制温度在140℃左右;

(5)尿液管道进水:导致尿液上页不稳定,流量计显示过大,工艺应控制好尿液的融化温度在132℃~138℃之间;

(6 )夹套保温:采用E + H 原装的夹套好,但是价位高,建议用φ10 的紫铜管密匝缠绕替代专用护套,外面再加保温棉即可。

(7 )流量被堵的处理:有时因为蒸汽突然停止供应,会造成尿液在管道凝结,此时应将质量流量计拆下来,用温度低于200℃的蒸汽从流量计一侧的管道慢慢融化凝结的尿液,切勿用电焊等高温设备烘烤流量计,防止损坏测量管内相关电子元器件。

(8 )信号线缆问题:分体式质量流量计传感器和转换器之间的信号线缆必须采用原厂家提供的线缆。防止采用一般线缆的带来的干扰误差、线电阻不匹配问题。屏蔽线一定接牢。

(9 )管道震动问题:尽量减小其它设备对管道的震动影响,因为流量计的本身是依赖震动工作,尿液流量的震动一般在600Hz 左右,若有振动源应尽量避开。

(10)小信号切除问题:所有管道都有一定的震动,仪表的小信号产生是必然的,合理的设置小信号切除是必要的,一般设置的小信号范围为量程

(1 1 )保证管线的同心度和法兰的平行度:应使接管法兰螺栓孔相互对准,螺栓能自然穿入螺孔。尽量避免扭曲应力,减少零点漂移。

(1 2 )仪表的专用电缆与动力线不要共线槽敷设:将穿线管接地,接地不好且电磁场和射频干扰较强时,流量计的数字显示会出现大幅度的跳动。

(13)流体的脉动会对科里奥利质量流量计带来影响:单位在使用变频器带动尿液泵实现自动调节时,曾发生过调节频繁,导致不上料的情况,应给变频器设定.

公司自0 4 年使用科氏力质量流量计测量尿液流量至今运行良好,为公司生产多品牌复合肥产品提供了很好的支撑,写出使用经验、选型注意事项与仪表的测量原理,以帮助同类企业在选型、使用该类产品中少走弯路。



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点击次数:  更新时间:2019-04-22 13:12:51  【打印此页】  【关闭