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          時間:2023-11-9 09:43:40

        質量流量計在精甲醇計量中使用

        [摘要]在我國社會發展水平不斷提升的大背景下,各個行業的發展速度也在不斷加快,而在電力系統、石化領.域的發展中,關于流量測量儀表的選用,無疑是十分重要的,其中,質量流量計正是當前階段石油化工領域先進、正確的測量儀器之一。文中將針對質量流量計在精甲醇計量中的使用分析,進行詳細的闡述。
        引言
          質量流量計的發展,是從1832年科里奧利進行的輪機研究中,發現了流體在旋轉狀態下的管內流動時,會對管壁產生力這一發現開始的,當時將這種力命名為“科氏力”。而后,美國高準公司創始人在對這種力的原理進行探究之后,研發了世界上第一臺可實用質量流量計,至此,質量流量計發展起來。
        一、質量流量計的簡述
        1.質量流量計的內涵
          關于質量流量計的了解,首先需要人們明確的就是,使流體體積發生變化的壓力、溫度函數,是因變.量,但是,流體質量本身是不會隨空間溫度、壓力、時間溫度、壓力變化而改變的量,這正是質量流量計的基本原理所在。而在一般情況下,質量流量計可以根據其.側重的不同,劃分為層流質量流量計、渦街流量計、超聲波流量計、孔板流量計、橢圓齒輪流量計、轉子流量計等,但這些流量計的測量值,是流體體積流量。
          在工業生產的管理、產品質量控制、經濟核算和國際經濟交接等項目中,所需要的流體數量通常是小質量。而通過這些流量計,只能測得流體的流量大小往往無法達到項目數據的實際需要,而為了客觀目的又必須設法得到流體的最大質量流量。以前只能在測量流體的高溫、壓強、密度和體積等技術參數的過程中,采用校正、轉換和補償等手段間接地求得了流體的實際質量。由于這些測量方法的中間環節非常復雜,所以質量流量測量的精度--直無法得到有效提高和改善。但由于現代科技的發展,先后產生了許多可以直接測量質量流量的計量技術和設備,進而促進了流體測量水平的提高。
          質量流量計以傳感溫度計為基礎,按分子的分子量大小對流量進行測量。但由于是用感熱方式計量,因此.并未受空氣溫度、氣壓等因素的改變而影響到測量結果。質量流量計作為一種更加正確、快捷、安全有效的流體流動質量檢測儀器,在石化生產、石油化工等領域中應用日益廣泛,成了主流發展方向。并且使人相信將會在推動流量測量的發展中表現出潛能。質量流量計雖然不能對流量進行控制,但是它可以通過模擬壓力、流量或者串行信息來測量液體或者氣體中的目標物質的流量。所以質量流量控制器應運而生,這是一種既能夠測量還能夠實現質量監控的儀器。質量流量控制器自身的檢測部分,就裝有一種電磁調節閥或是壓電控制閥,這樣,質量流控制器就會自己構成一個閉合的循環體系,用來檢測流體的流動參數。而質量流量控制器的設計值也能夠采用仿真電壓,或是電腦、PLC運行。其測量原理展示圖如圖1所示。
        質量流量計測量原理示意圖 
        2.質量流量計的測量原理
          質量流量計以科氏力原理為基準,在感應器內有2個相互平行的品質流量管道,中間設有驅動線圈中心,兩頭設有測試線圈中心,當差壓變送器的激勵電流作用于驅動線圈的中心時,振動管就會產生往復的周期性振動,而工業生產中的液體通過感應管的振動管,就會產生柯里斯力效應。從而使2根震蕩管彎曲震蕩,安裝在震蕩管兩端的測試線圈中就形成了相位差異的兩個信息,這2種信息的相位差和流過感應器的流體品質流量呈比率關系。實際流經振動管的質量流量由計算機計算。通過不同的媒質,使振子的主要振動頻率發生變化,從而得到了介質的密度問題。通過安裝在傳感器振管上的鉑電阻,可以間接地測量介質的工作溫度。
        3.質量流量計的分類
          質量流量計可分為兩大類:一類是直接式,即直接輸出質量流量;另一類為間接式或推導式,如應用超聲流量計和密度計組合,需對它們的輸出結果進行乘法運算以得出質量流量。直接式質量流量計有多種類型,如量熱式、角動量式、陀螺式和雙葉輪式等。這種儀表適于測量小流量氣體,缺點是惰性大,測量值與氣體的定壓比熱有關,測量元件與介質接觸,易被沾污和腐蝕。而間接式質量流量計有3種主要型式:速度式流量計與密度計的組合,節流式或靶式流量計與容積式流量計的組合,節流式流量計與密度計組合。還有一種是根據流體的工作壓力、溫度將容積流量計的測量值換算成標準狀態下的容積流量。但是,當介質的種類或成分改變時,它不能給出準確的質量流量。嚴格說來,它不屬于質量流量計。除了上述兩大類之外,還有“熱式質量流量計”“科里奧利質量流量計”以及“差壓式質量流量計”,其中熱式質量流量計如圖2所示,科里奧利質量流量計是---個運用流體的阻力,在振動管中運行并形成與質量流量成正比的科里奧利力的基本原理,來完成測量質量流量的儀器。差壓式質量流量計是以馬格努斯效應為依據的流量計,具體使用時通過孔板與定時泵的配合進行質量流量測量。
         

          某企業200kt/a精甲醇項目自建成投產后,各種產出、耗費等指標逐漸并項目生產成本考核,其中合成工段的粗甲醇產量是反映材料耗費和合成塔轉換能力的關鍵指標,所以粗甲醇產量測定的精度對該項目成本控制而言十分重要。經對幾個較為完善的流量監測系統的考察、對比,最后選擇了質量流量計進行了精甲醇項目中粗甲醇的質量測定。
        1.所應用質量流量計的分析
          此質量流量測量范圍為0~50噸/小時,精度±0.2%,四線制,24V直流供電,4~20mA。利用科里奧利力原理,對液體的流速進行了測定。它的測量依據是兩個平行的鈦合金測管,液體經過兩個受科里奧利力作用而產生逆向振動。振動導致管道扭曲,入口與產出的位差相應發生變化。本品與其他型號的流量計比較,具有如下特點:①測量管振動頻率高(1000Hz),所受現場管道低頻分量震動的干擾程度小;②測定值受流體溫度、壓強、黏度、電導率和流動特性因素的干擾小;③可以同時測定流量、壓力和水溫;④安裝簡單,沒有垂直安裝段,平面、豎向均可。當流體進入測量管后,會有以下三種現象的產生,在第一種現象中,流量為零,即流體在靜止不動之后,流入與輸出之間的相位差為零;在第二種情形當中,有流體通過時,測試管人口震動減慢;在第三種情形當中,有流體通過時,出口振動加速,在經過試驗管道的液體數目增加時,相位差異會增加。采用輸人、輸出兩種不同的電磁相傳感器,可以實現對管線振動的相位檢測。其平衡通過二根測試管的正反方向相對擺動而確定。
        2.質量流量計安裝后產生的問題
          質量流量計裝配后,檢測系統在調試過程中發生了以下幾個不正,F象:①當小時流量在5t以上時,流量計顯示卻是0;②流量計的指示時有時無,造成了粗醇的累積測量并不正確。形成以上這兩個狀況的根源在于,第一,從實際運行狀況來看,粗醇的產出包括兩路,一路從甲醇分離器出口管道,進至粗醇閃蒸槽之內,壓力由13.5MPa減至4MPa后,經調整閥繼續減至0.4MPa,然后,通過兩個階段的降壓,將一部分的煤氣進行閃蒸;另外一條來自純醇的洗滌柱,因為清洗柱的液面控制不好,導致其他的氣體進入。兩個管道相交后,用流量計進行計量,然后送到蒸餾車間進行凈化。在這種情況下,流過流量計的粗乙醇組分中可能會含有一定的空氣。如若沒有及時對其進行處理可能影響最終質量;第二,從測量儀器上給出的數據來看,主要報警在586#、587#、701#,依次表現為流體速快和流體阻力中存在空氣的兩種情況;第三,距流量計水平管道5m處有一-90°彎頭,使流體中的氣泡出現了上行,并且在裝流量計的水平管線中積存,對測量結果產生了不良影響。管內出現的尖銳、高頻呼嘯聲也證明了此類情況的存在。
        3.質量流量計安裝后產生問題的解決對策
          分析得出,成因主要在于通過流量計的介質存在氣液兩相流。據此,提出了兩個解決方案:方案一是增設消氣裝置,將經過閃蒸過程后的空氣放出去;方案二是在總管前面增設一條緩沖溝,以減少在電壓降低后閃蒸的氣泡。通過進一步的比較,緩沖管容量大,安裝需要的資金大,改裝難度也大,而消氣裝置體積小,安裝需要的時間小,改裝難度低,有停車機會就可以安裝好。后采納了安裝消氣器的方法。將消氣器用法蘭管聯接,腔內設有孔板、艙壁和浮球閥等裝置。當被測液體流人容器后,經孔板的擾動和節流動作影響,被測液體中所含有的氣體沖破了液膜,并沿著傾斜的艙壁匯聚到消氣器上方,腔內液體表面由于積聚的空氣上升而降低,當液體表面低于某--高度后,浮球閥在浮球壓力的作用下被開啟,將空氣排出,繼而液體表層上升,浮球浮出,當浮球升至某一高度,排氣閥門隨即關閉。采用消氣器時,容器內仍保持著0.022MPa背壓。我們的管路必須恰好有一向上的升高量可以發揮背壓閥的功能。在安裝消氣裝置的同時,可將流量表設定的最小信號值(<0.1th)切斷,以避免振動信號的影響。
        4.應用改良措施后的使用效果
          安裝消氣裝置后,流量計顯示仍時有時無,有時還.發出空管報警信息。有時甚至還產生了放空管線的報警信號。但經過仔細觀察后發現,消氣器的放氣閥長期保持正常排氣狀況,但由于廢氣濃度過多,消氣器也并沒有完全把氣泡排盡。處理這些問題可采取如下兩種辦法:一是再串接一個放氣閥,以進一步減少氣泡;二是將排氣孔從6mm增加至8mm,并同時合理調節排氣孔密封墊和簧片高度,使之既不泄漏液體也可以斷續排出氣體。該公司選擇第一種辦法,并將凈醇洗滌塔進管線中并人了粗醇閃蒸槽,以進一步降低了進人流體參數中的氣相組分。
        三、質量流量計的發展
          目前我國的質量流量計生產企業應當謀求突破發展,加強自主創新,申請國際計量校準技術和專利,加強知識產權保護,提高行業話語權與行業競爭力,以此打破技術壁壘。按照國家的計量標準,用于商業計量的流量計必須每年進行一次計量校準,從而達到質量流量、時間、壓力、溫度等指標的一致性。政府有關部門應該從推動我國化工生產發展,提升化工計量行業的形象等多個角度出發,提倡安裝計量檢定和計量檢定的觀念,對安裝計量檢定的企業給予一定的補助或減免,以推動計量檢定和計量校準。
        四、結論
          在生產精甲醇的過程中,需要以粗甲醇產量作為反.應物料消耗和轉化能力的測量指標,采用質量流量計可提高測量的精度,有效減小測量誤差,因此質量流量計在精甲醇生產中發揮了重要作用。在使用質量流量計時,優化使用流程、完善質量流量計的消氣裝置、規范作業杜絕人為誤差出現,正確應用改良措施,這樣才能提高整體成本控制精度。
          從質量流量計的內涵、質量流量計的測量原理、以及質量流量計在精甲醇計量中的使用分析等多個角度出發,闡述并強調了質量流量計在精甲醇企業發展中所發揮的關鍵作用,希望能夠為企業發展中針對質量流量計的應用提供一定的參考。

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