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质量流量计在浆料流体上的应用探讨

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质量流量计作为计量精度非常高的测量仪表,自1979年美国 MICRO MOTION公司首先开发成功以来,各大仪表厂家竞相推出其公司的质量流量计,质量流量计除测量流量外还能同时测量流体的温度及密,具有测量精度高、量程比宽测量范围广等特点,而且,由于其测量原理的特殊性,还可用于测量高压气体、高粘度流体、非牛顿流体及高腐蚀性流体等较特殊的介质。另外,由于其检测器无可动部件,因此日常维护量少,易于安装和操作
 
1、工况分析
在石油化工生产流程中,除了常见的气体、液体等流体外,还经常会碰到浆料流体,其系由细小粒径的固体和液态溶剂以一定的比例混合后形成的固液两相流体,如果想精确的测算浆料流体中的固体流量,根据工艺要求必须准确测量浆料的密度和质量流量。在CTA生产装置中,某段管道尺寸为6英寸,浆料中固体含量约为35%左右,但浓度是有变化的,所以要准确测量进料固体量,必须先测量浆料质量流量再根据测量的密度反算浓度,zui后得出进料的固体含量。该旅料有腐蚀性,且流速必须控制在1.5m/s和3m/s之间,不能太低也不能太高,太低则会沉降堵住管道,太高时会对管道造成冲蚀影响。浆料进料黏度是5cp,操作压力是4barG操作温度是120℃。
 
2、流量计类型的确定
经过对现场工况的分析,根据工况的特点,决定采用质量流量计。为什么要使用质量流量计,而不是其他类型的流量计?比如像差压式流量计或涡街流量计?是肯定不能使用的,因为浆料中含有固体颗粒,会堵住孔板或其他一次元件。和其他类型的流量计(电磁流量计)比较起来,质量流量计的好处有如下:质量流量计计量精准,精度可达到0.1%而电磁流量计也只能达到0.5%,不受到环境变化的影响,可以测量密度。传统的流量技术都是容积式的流量计,弊端就是受到温度和压力的影响,从而测量不淮确。而质量流量计原理是直接的,测出来就是质量流量,质量流量计可同时测量多参数,而其他流量计只能测量单个参数。而类似低流速粘稠,易结晶或凝固的浆料质量流量计也是可以测量的,其他流量计则不适合。
质量流量计的结构原理如下:质量流量计由传感器,变送器及数字指示累积器等三部分组成。传感器根据科里奥利效应制成的,由传感器,电磁驱动器,和电磁检测器三部分组成。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动,而流量的导入使U型传感器在力的作用下产生一种扭曲,在它的左右两侧产生一个相位差,根据科里奥利效应,该相位差与质量流量成正比,电磁监测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器,经滤波,积分,放大等电量处理后。转变成与质量成正比的4-20ma模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。
质量流量计的主要特点有:质量流量计不仅能直接测量和显示被测介质的质量流量,还可显示被测介质的温度和密度,前者与被测介质的其他参数如温度,密度,压力,粘度和流动状态无关。由于采用集成化设计,连续式测定,其结构简单,可靠性高,可得到与质量流量成正比完全线性的信号,无需特殊运用。
其主要特性有:精确度大于0.2级,一般为(-0.1%到0.1%)。内部无可动部件,仪表从出厂到使用过程中都有良好的稳定性,量程比宽,大大优于其他传统仪表,无机械传动机构,体积小,重量轻,便于维护。配合数字化显示仪表能够方便直观地得到流体在线测量值及流体温度,密度等参
 
3、选型、安装及调试
选用了 EMERSON高准质量流量计,因为管道为6寸,根据我们提供的工艺参数进行计算zui终选用了4寸的流量计。采用的是HART通讯协议,比较方便将信号引入中控室DCS系统,现场表有标准显示,可显示瞬时质量流量,瞬时体流量,密度,温度等。还可在面板重新设置内置累积器,显示介质的累积质量流量和体积流量。采用四线制,两根电源线,两根信号线。每个流量计具备标准的二次外壳,zui大量程比可达到500:1.适合大尺寸管道的测量。此流量计无需上游和下游直管段或整流设备,也无需外部补偿,易于安装带MWD技术的新型2700R系列变送器是专为需要多个变量的应用而设计的,可用4芯电缆将变送器远传,可将传感器安装在管线的任何位置,不需要对不同密度流体做标定和重新标定。
 
4、应用效果及故障分析
在经过的安装和调试后, EMERSON高准流量计可以正常工作计量。期间也经历了如下的故障:
(1)刚投入使用时,流量计总是长时间出现黄灯及红灯的报警,但是黄灯比红灯的报警程度稍微好点,后来经过分析,我们得出的结论是因为CTA浆料沉降分层的比较厉害所以会经常报警,过一段时间浆料稳定就好了。事实证明果真如此,浆料浓度及流量稳定后,不再出现报警了。
(2)刚投入使用时,读数总是不稳定,跳动大,几秒钟内,从负的几百到正的几千。后来我们经过分析,因为开始的时候总是不稳定,经常出现红灯或黄灯的报警,所以读数变化也大,既然是报警出现的读数,肯定也不准确,后来工况稳定了,不出现报警了,一直是绿灯亮了,读数也就正确了。
(3)如果二次表的显示屏上的显示和输出经常波动,可能是时间常数太小,应该调整时间常数,将常数增加。或是连接线错误,需要重新接线。或是电流输出关掉了,需要重新打开电流输出;这样显示和输出就能稳定了。
(4)如果出现积算器不随流量增加时,应检查积算器接线,如果积算器装有正、反向程序,应检查流量计接线,因流量计接线不正确,会导致积算器在反向流时不递增。在流量计正常工作以后,其不仅正确的把流量量信号传送到控制室,同时也可以显示流体的温度及密度。特别是密度的显示也间接的体现了浆料的密度,工艺工程师根据固体及溶剂的物性计算出了不同浓度的浆料所对应的浆料密度,zui终由
流量及实测出的密度来反算出了浆料的固体含量,为下游设备的参数设定提供了重要的参考依据。