在工业自动化程度越来越高的当今时代,流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。在生产过程中,流量是保证产品质量、提高生产效率、保障安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。在产品生产过程中有需要几种介质经过合成后得到产品的,几种介质的投放比例均有严格要求。为保证产品的得率高,就需要流量计不仅要有较好的准确性、重复性和稳定性,ZUI好能够直接检测出投料量的质量流量,准确的控制投料量之间的配比,更好的完成工艺生产任务。
甘肃银光聚银公司年产12万吨PNC(聚氯乙烯树脂)生产线采用的是电石乙炔法生产聚氯乙烯,主要是为解决上游生产线的副产品氯化氢气体而建的,氯化氢是中间产品氯乙烯主要原料之一,和乙炔按一定的比例混合后,经催化剂进行催化反应生成。该生产线原料氯化氢气体输送管径为DN450mm,原设计采用孔板流量计,孔板材质为PVC,主要是作用是防腐。在投入生产使用过程中,流量计故障频繁,主要的故障是取压管(非金属管)大量结霜,造成取压管外漏,引起压差发生变化等,一度成为影响生产线平稳运行的瓶颈问题。
1.孔板流量计
1.1孔板流量计测量原理
充满管道的流体,流经管道内的节流装置时,节流件处附近形成局部收缩,流速增加,在其上下游两侧产生静压差。在已知有关参数的条件下,根据流体质量守恒定律和能量守衡定律(连续性方程和伯努利方程)可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量,
其基本公式如下：
式中:C-流出系数(实际流量/理论流量):d-节流件孔径,m;
△p-节流件上下流的压差,Pa:qm介质质量流量,t/h:β-直径比,
β=孔径直径d/管道直径D:ε-可膨胀性系数;p-介质密度,Kg/m³。
1.2孔板流量计的优点
(1)结构牢固、性能稳定,使用寿命长。
(2)应用范围厂。
(3)变送器、检测器等分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。
1.3孔板流量计不足
(1)测量精度普遍偏低。
(2)可动部件多,泄漏点较多,需定期检査取压管、手阀等是否有泄露、堵塞等情况。
(3)现场安装条件要求较高,尤其是安装在大管径管道上费用昂贵。
(4)压力损失大。
(5)量程比小,一般仅3:1~4:1。
2.热式质量流量计
2.1热式质量流量计测量原理
热式质量流量计是利用流体流过外热源的管道时,产生的温度场变化来测量流体的质量流量;或利用加热流体时流体温度上升到某一值,所需的能量与流体质量之间的关系来测量流体质量流量的一种仪表。热式质量流量计较广泛采用的测量原理有两种:一种是热分布式原理,一般应用于微管式流量计用于测小流量;另一种是热扩散式原理
热扩散原理是指,热式质量流量计有两个温度传感器被置于介质中,其中一个传感器被加热到环境温度以上的温度,另一个温度传感器用来感应介质温度。介质流速增加,介质带走的热量增多,两个温度传感器的温度差将随介质的流速变化而变化,根据温度差与介质流速的比例关系,可得出流体的流量Q。
2.2热式质量流量计的优点
(1)无可动部件,密封面减少,大大降低泄漏率,便于安装和日常维护。
(2)热式质量流量计直接测得的是流体质量流量,计量准确、精度高,无需温压补偿。
(3)插入式适合安装在大管径、低流速管道上,性价比高。
(4)灵敏度高,响应时间短,能测量低流速介质。
(5)插入式基本没有压力损失。
(6)测量范围广,量程比可达100:1
(7)可根据实际需要更换组流件而改变流量范围,插入式结构现场可实现不停产,不断流在线维护。
(8)抗干扰、抗杂质能力强。
3.热式质量流量计的不足
3.1在生产过程中,被测介质(气体)如果有气液混合现象会使仪表读数偏大
3.2被测介质含有粉尘和水汽,会封堵住探头,流量计无法正常工作。
4.安装要点分析
4.1热式质量流量计需要一定的直管段,如果存在两个或更多的干扰源时,如图所示:如果现场安装条件容许,ZUI好选用ZUI长的直管段。
4.2管道及法兰焊接点处应保持清洁。
4.3选择大小合适的垫圈并正确安装
4.4流量计的进气管道需采用无缝管。
4.5采用与流量计内径一致的管道以减少干扰,确保仪表的进气或排气管道处的接缝大小应小于1mm;若管径>DN200,接缝应小
4.6插入式安装时必须确保正确的插入深度,调整好传感器的插入方向。
5.总结
由于上游的副产品氯化氢气体管道内压力为40kPa、温度为36℃,孔板流量计所测流量与压差的平方根成正比,取压管微小的泄露,都会引起较大的误差。而低温致使取压管大量结霜,连接接头(PVC材质)变脆,密封性能下降。为解决此问题,多次更换取压管材质,但孔板的取压点都无法达到良好的密封性能。经过公司技术人员讨论,在充分考虑测量精度要求高、大管径、低流速、低温、低压等因素后,决定采用插入式的热式质量流量计。热式质量流量计安装以后,可直接测得的是氯化氢气体的质量流量,响应时间短,测量精度可达±1%,中间产品氯乙烯气体纯度高。该流量计结构简单,维护方便。该方案实施后,在实际生产中仪表运行很好,有效的保障了生产过程的顺利进行。