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  时间:2023-11-9 09:43:40

质量流量计在精甲醇计量中使用

[摘要]在我国社会发展水平不断提升的大背景下,各个行业的发展速度也在不断加快,而在电力系统、石化领.域的发展中,关于流量测量仪表的选用,无疑是十分重要的,其中,质量流量计正是当前阶段石油化工领域先进、正确的测量仪器之一。文中将针对质量流量计在精甲醇计量中的使用分析,进行详细的阐述。
引言
  质量流量计的发展,是从1832年科里奥利进行的轮机研究中,发现了流体在旋转状态下的管内流动时,会对管壁产生力这一发现开始的,当时将这种力命名为“科氏力”。而后,美国高准公司创始人在对这种力的原理进行探究之后,研发了世界上第一台可实用质量流量计,至此,质量流量计发展起来。
一、质量流量计的简述
1.质量流量计的内涵
  关于质量流量计的了解,首先需要人们明确的就是,使流体体积发生变化的压力、温度函数,是因变.量,但是,流体质量本身是不会随空间温度、压力、时间温度、压力变化而改变的量,这正是质量流量计的基本原理所在。而在一般情况下,质量流量计可以根据其.侧重的不同,划分为层流质量流量计、涡街流量计、超声波流量计、孔板流量计、椭圆齿轮流量计、转子流量计等,但这些流量计的测量值,是流体体积流量。
  在工业生产的管理、产品质量控制、经济核算和国际经济交接等项目中,所需要的流体数量通常是小质量。而通过这些流量计,只能测得流体的流量大小往往无法达到项目数据的实际需要,而为了客观目的又必须设法得到流体的最大质量流量。以前只能在测量流体的高温、压强、密度和体积等技术参数的过程中,采用校正、转换和补偿等手段间接地求得了流体的实际质量。由于这些测量方法的中间环节非常复杂,所以质量流量测量的精度--直无法得到有效提高和改善。但由于现代科技的发展,先后产生了许多可以直接测量质量流量的计量技术和设备,进而促进了流体测量水平的提高。
  质量流量计以传感温度计为基。捶肿拥姆肿恿看笮《粤髁拷胁饬俊5捎谑怯酶腥确绞郊屏,因此.并未受空气温度、气压等因素的改变而影响到测量结果。质量流量计作为一种更加正确、快捷、安全有效的流体流动质量检测仪器,在石化生产、石油化工等领域中应用日益广泛,成了主流发展方向。并且使人相信将会在推动流量测量的发展中表现出潜能。质量流量计虽然不能对流量进行控制,但是它可以通过模拟压力、流量或者串行信息来测量液体或者气体中的目标物质的流量。所以质量流量控制器应运而生,这是一种既能够测量还能够实现质量监控的仪器。质量流量控制器自身的检测部分,就装有一种电磁调节阀或是压电控制阀,这样,质量流控制器就会自己构成一个闭合的循环体系,用来检测流体的流动参数。而质量流量控制器的设计值也能够采用仿真电压,或是电脑、PLC运行。其测量原理展示图如图1所示。
质量流量计测量原理示意图 
2.质量流量计的测量原理
  质量流量计以科氏力原理为基准,在感应器内有2个相互平行的品质流量管道,中间设有驱动线圈中心,两头设有测试线圈中心,当差压变送器的激励电流作用于驱动线圈的中心时,振动管就会产生往复的周期性振动,而工业生产中的液体通过感应管的振动管,就会产生柯里斯力效应。从而使2根震荡管弯曲震荡,安装在震荡管两端的测试线圈中就形成了相位差异的两个信息,这2种信息的相位差和流过感应器的流体品质流量呈比率关系。实际流经振动管的质量流量由计算机计算。通过不同的媒质,使振子的主要振动频率发生变化,从而得到了介质的密度问题。通过安装在传感器振管上的铂电阻,可以间接地测量介质的工作温度。
3.质量流量计的分类
  质量流量计可分为两大类:一类是直接式,即直接输出质量流量;另一类为间接式或推导式,如应用超声流量计和密度计组合,需对它们的输出结果进行乘法运算以得出质量流量。直接式质量流量计有多种类型,如量热式、角动量式、陀螺式和双叶轮式等。这种仪表适于测量小流量气体,缺点是惰性大,测量值与气体的定压比热有关,测量元件与介质接触,易被沾污和腐蚀。而间接式质量流量计有3种主要型式:速度式流量计与密度计的组合,节流式或靶式流量计与容积式流量计的组合,节流式流量计与密度计组合。还有一种是根据流体的工作压力、温度将容积流量计的测量值换算成标准状态下的容积流量。但是,当介质的种类或成分改变时,它不能给出准确的质量流量。严格说来,它不属于质量流量计。除了上述两大类之外,还有“热式质量流量计”“科里奥利质量流量计”以及“差压式质量流量计”,其中热式质量流量计如图2所示,科里奧利质量流量计是---个运用流体的阻力,在振动管中运行并形成与质量流量成正比的科里奧利力的基本原理,来完成测量质量流量的仪器。差压式质量流量计是以马格努斯效应为依据的流量计,具体使用时通过孔板与定时泵的配合进行质量流量测量。
 

  某企业200kt/a精甲醇项目自建成投产后,各种产出、耗费等指标逐渐并项目生产成本考核,其中合成工段的粗甲醇产量是反映材料耗费和合成塔转换能力的关键指标,所以粗甲醇产量测定的精度对该项目成本控制而言十分重要。经对几个较为完善的流量监测系统的考察、对比,最后选择了质量流量计进行了精甲醇项目中粗甲醇的质量测定。
1.所应用质量流量计的分析
  此质量流量测量范围为0~50吨/小时,精度±0.2%,四线制,24V直流供电,4~20mA。利用科里奧利力原理,对液体的流速进行了测定。它的测量依据是两个平行的钛合金测管,液体经过两个受科里奥利力作用而产生逆向振动。振动导致管道扭曲,入口与产出的位差相应发生变化。本品与其他型号的流量计比较,具有如下特点:①测量管振动频率高(1000Hz),所受现场管道低频分量震动的干扰程度小;②测定值受流体温度、压强、黏度、电导率和流动特性因素的干扰小;③可以同时测定流量、压力和水温;④安装简单,没有垂直安装段,平面、竖向均可。当流体进入测量管后,会有以下三种现象的产生,在第一种现象中,流量为零,即流体在静止不动之后,流入与输出之间的相位差为零;在第二种情形当中,有流体通过时,测试管人口震动减慢;在第三种情形当中,有流体通过时,出口振动加速,在经过试验管道的液体数目增加时,相位差异会增加。采用输人、输出两种不同的电磁相传感器,可以实现对管线振动的相位检测。其平衡通过二根测试管的正反方向相对摆动而确定。
2.质量流量计安装后产生的问题
  质量流量计装配后,检测系统在调试过程中发生了以下几个不正常现象:①当小时流量在5t以上时,流量计显示却是0;②流量计的指示时有时无,造成了粗醇的累积测量并不正确。形成以上这两个状况的根源在于,第一,从实际运行状况来看,粗醇的产出包括两路,一路从甲醇分离器出口管道,进至粗醇闪蒸槽之内,压力由13.5MPa减至4MPa后,经调整阀继续减至0.4MPa,然后,通过两个阶段的降压,将一部分的煤气进行闪蒸;另外一条来自纯醇的洗涤柱,因为清洗柱的液面控制不好,导致其他的气体进入。两个管道相交后,用流量计进行计量,然后送到蒸馏车间进行净化。在这种情况下,流过流量计的粗乙醇组分中可能会含有一定的空气。如若没有及时对其进行处理可能影响最终质量;第二,从测量仪器上给出的数据来看,主要报警在586#、587#、701#,依次表现为流体速快和流体阻力中存在空气的两种情况;第三,距流量计水平管道5m处有一-90°弯头,使流体中的气泡出现了上行,并且在装流量计的水平管线中积存,对测量结果产生了不良影响。管内出现的尖锐、高频呼啸声也证明了此类情况的存在。
3.质量流量计安装后产生问题的解决对策
  分析得出,成因主要在于通过流量计的介质存在气液两相流。据此,提出了两个解决方案:方案一是增设消气装置,将经过闪蒸过程后的空气放出去;方案二是在总管前面增设一条缓冲沟,以减少在电压降低后闪蒸的气泡。通过进一步的比较,缓冲管容量大,安装需要的资金大,改装难度也大,而消气装置体积。沧靶枰氖奔湫。淖澳讯鹊停型3祷峋涂梢园沧昂。后采纳了安装消气器的方法。将消气器用法兰管联接,腔内设有孔板、舱壁和浮球阀等装置。当被测液体流人容器后,经孔板的扰动和节流动作影响,被测液体中所含有的气体冲破了液膜,并沿着倾斜的舱壁汇聚到消气器上方,腔内液体表面由于积聚的空气上升而降低,当液体表面低于某--高度后,浮球阀在浮球压力的作用下被开启,将空气排出,继而液体表层上升,浮球浮出,当浮球升至某一高度,排气阀门随即关闭。采用消气器时,容器内仍保持着0.022MPa背压。我们的管路必须恰好有一向上的升高量可以发挥背压阀的功能。在安装消气装置的同时,可将流量表设定的最小信号值(<0.1th)切断,以避免振动信号的影响。
4.应用改良措施后的使用效果
  安装消气装置后,流量计显示仍时有时无,有时还.发出空管报警信息。有时甚至还产生了放空管线的报警信号。但经过仔细观察后发现,消气器的放气阀长期保持正常排气状况,但由于废气浓度过多,消气器也并没有完全把气泡排尽。处理这些问题可采取如下两种办法:一是再串接一个放气阀,以进一步减少气泡;二是将排气孔从6mm增加至8mm,并同时合理调节排气孔密封垫和簧片高度,使之既不泄漏液体也可以断续排出气体。该公司选择第一种办法,并将净醇洗涤塔进管线中并人了粗醇闪蒸槽,以进一步降低了进人流体参数中的气相组分。
三、质量流量计的发展
  目前我国的质量流量计生产企业应当谋求突破发展,加强自主创新,申请国际计量校准技术和专利,加强知识产权保护,提高行业话语权与行业竞争力,以此打破技术壁垒。按照国家的计量标准,用于商业计量的流量计必须每年进行一次计量校准,从而达到质量流量、时间、压力、温度等指标的一致性。政府有关部门应该从推动我国化工生产发展,提升化工计量行业的形象等多个角度出发,提倡安装计量检定和计量检定的观念,对安装计量检定的企业给予一定的补助或减免,以推动计量检定和计量校准。
四、结论
  在生产精甲醇的过程中,需要以粗甲醇产量作为反.应物料消耗和转化能力的测量指标,采用质量流量计可提高测量的精度,有效减小测量误差,因此质量流量计在精甲醇生产中发挥了重要作用。在使用质量流量计时,优化使用流程、完善质量流量计的消气装置、规范作业杜绝人为误差出现,正确应用改良措施,这样才能提高整体成本控制精度。
  从质量流量计的内涵、质量流量计的测量原理、以及质量流量计在精甲醇计量中的使用分析等多个角度出发,阐述并强调了质量流量计在精甲醇企业发展中所发挥的关键作用,希望能够为企业发展中针对质量流量计的应用提供一定的参考。

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