在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,需要測(cè)量各種流體的流量。測(cè)量流量主要有兩個(gè)目的:一是為有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和控制,某些過(guò)程需要精確測(cè)量;二是滿足成本核算和貿(mào)易結(jié)算的要求,因此需要高精度的流量計(jì)。流量計(jì)根據(jù)測(cè)量要求可分為體積流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)。差壓流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)等是體積流量計(jì),它們的測(cè)量原理都以流體的流速為依據(jù),儀表系數(shù)總與雷諾數(shù)和流體的某些物理參數(shù)相關(guān),通過(guò)體積流量、密度、溫度運(yùn)算和修正后得到的質(zhì)量流量誤差較大,不能滿足成本核算、貿(mào)易結(jié)算及精確測(cè)量的要求,而質(zhì)量流量計(jì)是一種能夠直接、精確測(cè)量管道中流體質(zhì)量的流量計(jì)。

1.科氏力質(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn)

科氏力質(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn)有:(1)實(shí)現(xiàn)了真正的、高精度的直接質(zhì)量流量測(cè)量。精度一般可達(dá)±0.1%~±0.2%,重復(fù)性優(yōu)于±0.1%。(2)可測(cè)量各種非牛頓流體、各種漿液、懸浮液、高粘度流體等。(3)不受管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)物性參數(shù)及狀態(tài)的影響,無(wú)論是層流還是湍流都不影響測(cè)量精度,安裝時(shí)無(wú)上下直管段要求。(4)可進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量,在測(cè)量質(zhì)量流量的同時(shí),還可同時(shí)測(cè)得介質(zhì)密度、體積流量、溫度等參數(shù)。(5)不能用于測(cè)量密度太低的流體介質(zhì),如低壓氣體;液體中含氣量超過(guò)某一值時(shí)會(huì)顯著地影響測(cè)量值。(6)測(cè)量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結(jié)垢會(huì)影響測(cè)量精度,尤其對(duì)薄壁測(cè)量管的CMF更為顯著。(7)價(jià)格昂貴。

2.液氨特點(diǎn)及流量計(jì)的選用

2.1液氨的特點(diǎn)

(1)液氨的飽和蒸氣壓高,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下,其沸點(diǎn)為-33.4℃,因此必須在壓力條件下輸送和儲(chǔ)存。(2)液氨密度的溫度系數(shù)較大。從液氨的p=f(t)函數(shù)表可知,在常溫條件下,液氨溫度每變化1℃,其密度變化0.2%以上,因此液氨計(jì)量必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。(3)儲(chǔ)存在儲(chǔ)槽或球罐中液氨的氣液分界面一般處氣液平衡狀態(tài),但在液氨的輸送過(guò)程中容易引起部分氣化,出現(xiàn)氣、液兩相流,影響測(cè)量精度。(4)精確度要求高。原化工部有關(guān)文件要求液氨計(jì)量達(dá)到1級(jí)精確度。(5)流體易燃易爆、且有腐蝕性。

2.2高準(zhǔn)科里奧利流量計(jì)的選用

1977年美國(guó)高準(zhǔn)(Micro Motion)公司發(fā)明了工業(yè)用質(zhì)量流量計(jì)——科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(Coriolis Mass Flowmeter,CMF)。據(jù)有關(guān)資料顯示,高準(zhǔn)公司完全掌握科氏力質(zhì)量流量計(jì)的技術(shù)及知識(shí)產(chǎn)權(quán),在全球范圍內(nèi)高準(zhǔn)科氏力質(zhì)量流量計(jì)的安裝數(shù)量比所有其它品牌的總和還多。由于科氏力質(zhì)量流量計(jì)具有不受測(cè)量流體介質(zhì)的密度、溫度、壓力、粘度等的影響,因此是實(shí)現(xiàn)液氨精確計(jì)量的理想流量計(jì)。

云南云天化國(guó)際化工股份有限公司紅磷分公司選用的**臺(tái)高準(zhǔn)科氏力質(zhì)量流量計(jì)始于1999年的3萬(wàn)t年合成氨項(xiàng)目,安裝在中繼槽出口,作為合成氨廠液氨班產(chǎn)量及總產(chǎn)量的zui終計(jì)量?jī)x表。在此之前,較為準(zhǔn)確的液氨測(cè)量一直是個(gè)難題,更不用說(shuō)精確測(cè)量。目前紅磷分公司在線運(yùn)行測(cè)量液氨的高準(zhǔn)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)共計(jì)12套。應(yīng)用情況:過(guò)程精確控制用7套;滿足分廠間成本核算二級(jí)計(jì)量用4套;公司外管進(jìn)氨貿(mào)易結(jié)算一級(jí)計(jì)量用1套。

2.3高準(zhǔn)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的安裝

根據(jù)高準(zhǔn)ELITE科里奧利流量傳感器及2700型變送器安裝手冊(cè)的要求,結(jié)合流量計(jì)安裝地點(diǎn)周圍的環(huán)境條件、被測(cè)介質(zhì)的特性及日常維護(hù)的需要,選擇zui佳的安裝位置,做出科學(xué)、合理的安裝,我公司水平典型安裝如圖1所示。

說(shuō)明:(1)截止閥B、C必須能可靠關(guān)斷,以保證流量計(jì)在線調(diào)零時(shí)沒(méi)有流體流過(guò)。(2)截止閥A方便流量計(jì)維護(hù),并在調(diào)零時(shí)關(guān)斷以優(yōu)化調(diào)零。(3)支撐A、B視流量計(jì)的口徑大小及具體的現(xiàn)場(chǎng)安裝位置而定。(4)截止閥C、管道D作比對(duì)時(shí)裝槽車用。

2.4科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在線零點(diǎn)校準(zhǔn)

從科氏力質(zhì)量流量計(jì)的原理上看,測(cè)量不受流體物性參數(shù)的影響,但工程應(yīng)用必須依靠一定結(jié)構(gòu)和材質(zhì)制成的流量計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。據(jù)m=K△t可知,m=0時(shí)Δt=0,但由于流量管激振點(diǎn)與傳感器A、B的距離、傳感器A、B的對(duì)稱性、傳感器A、B的物理性能、流量管的各項(xiàng)幾何參數(shù)均難以做到**一致,9n=0

時(shí)Δt=0是做不到的。此外K值受到三個(gè)因數(shù)的影響:(1)流量管的形狀、管徑、壁厚等結(jié)構(gòu)參數(shù);

(2)流量管振動(dòng)的剛度系數(shù);(3)流量管(圖1(a)中B-B1、C-C1)固有諧振頻率的一致性。而這三個(gè)參數(shù)受壓力、溫度的影響,影響的程度、線性、重復(fù)性等取決于設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量,因此制造商為質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)了一套零校準(zhǔn)程序用于對(duì)上述影響進(jìn)行修正。

科氏力質(zhì)量流量計(jì)在正確安裝完成后正常投運(yùn)之前必須進(jìn)行工況條件下的在線“調(diào)零”,調(diào)零的條件盡可能與流量計(jì)正常運(yùn)行中的工況條件一致,以使質(zhì)量流量計(jì)能響應(yīng)“零流量”并為流量測(cè)量設(shè)置基準(zhǔn)線。調(diào)零之前使流量計(jì)通電運(yùn)行,并讓被測(cè)流體介質(zhì)通過(guò)流量傳感器一段時(shí)間,使測(cè)量管的溫度與介質(zhì)溫

度基本一致,使測(cè)量管內(nèi)充滿被測(cè)流體介質(zhì)后關(guān)閉圖3中的截止閥B,然后關(guān)閉截止閥A,保證測(cè)量管內(nèi)被測(cè)流體介質(zhì)靜止,通過(guò)流量計(jì)面板功能鍵、手持通信器或AMS進(jìn)行流量調(diào)零,在調(diào)零過(guò)程中如有流體通過(guò)流量計(jì)會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)調(diào)零不準(zhǔn)確從而影響流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性。

3.汽車衡稱重與質(zhì)量流量計(jì)的累積值比對(duì)

從計(jì)量的角度看,任何儀表都應(yīng)定期檢定或校準(zhǔn),但由于科氏力質(zhì)量流量計(jì)的特性,離線檢定難以準(zhǔn)確反映在線時(shí)的技術(shù)性能,國(guó)外的制造商對(duì)在用的科氏力質(zhì)量流量計(jì)推薦在線檢定/校準(zhǔn)/比對(duì),以克服離線檢定的缺點(diǎn)。高準(zhǔn)公司和它授權(quán)的檢定公司,采

用美國(guó)加利布朗公司研制的Syncrotrak i塞式車載標(biāo)準(zhǔn)體積管加密度計(jì)在線校準(zhǔn)比對(duì)科氏力質(zhì)量流量計(jì)。

由于工廠的實(shí)際情況及以往對(duì)液氨計(jì)量不準(zhǔn)確的慣性思維,用質(zhì)量流量計(jì)精確計(jì)量液氨需要直觀的數(shù)據(jù)支持。根據(jù)紅磷分公司的現(xiàn)有情況,采用靜態(tài)稱重法與在線運(yùn)行的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行比對(duì)即采用槽車過(guò)汽車衡稱皮重,再通過(guò)流量計(jì)給槽車裝液氨,稱毛重,用稱重得到的液氨凈重與流量計(jì)的累積值進(jìn)行比對(duì)。約定:汽車衡稱重值為真值;流量計(jì)累積值為示值,則相對(duì)誤差(%)=**誤差/約定真值,**誤差=示值-約定真值=流量計(jì)凈值-凈重。選取兩臺(tái)不同口徑、不同安裝位置、二級(jí)計(jì)量用的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行比對(duì),數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

1#、2#、3#汽車衡在進(jìn)行比對(duì)前都通過(guò)了上級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)的檢定,1#、2#汽車衡的顯示分度值為10kg,3汽車衡的顯示分度值為20kg即汽車衡的稱重顯示值為顯示分度值的整數(shù)倍。比對(duì)的兩臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)為高準(zhǔn)的ELITE,是高準(zhǔn)公司系列中精確測(cè)量流量zui佳儀表,其測(cè)量液體和漿液的流量精度為±0.05%。假設(shè)汽車衡的顯示分度值是1kg,則汽車衡的顯示值將精確到小點(diǎn)數(shù)后第三位,那么稱重得到的凈重值與流量計(jì)的累積值**誤差將會(huì)更小,相對(duì)誤差將會(huì)更加接近±0.05%的流量精度,表1、表2中的數(shù)據(jù)清楚表明了這一點(diǎn),也消除了以往關(guān)于液氨計(jì)量不準(zhǔn)的有關(guān)慣性思維及疑慮。