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涡街流量计在测量液氨等易挥发液体时要注意的事项

时间:2018/04/15来源:未知

        现代的石油化工生产中,容易挥发的液体原料介质比较常见,例如液氨、价乙烯氯乙烯、甲醛等等。由于易挥发液体与其他的液体介质有着不一样的特性,而且这些特性对于测量结果会产生较大的影响,有的甚至会损失仪表设备,所以大家在测量这些易挥发液体的流量必须特别的谨慎与小心。本文就液氨这种工业生产中较为普遍使用的化工原料为例,针对易挥发液体在测量中遇到的相关情况作一个分析。

         液氨是化工生产中的重要反应原料之一,液氨流量测量受到化工行业的重视。20世纪90年代,中国化工部就曾经引进过一批涡街流量计产品,并推荐用作液氨流量测量。经过化工企业的应用与改进,不断取得经验,提高了测量精度。大家在先容涡街流量计用于易挥发液体流量测量时,也以液氨流量测量为例,因为有大量的经验作为支撑,对于案例的分析更为透彻和清楚。
 
一、涡街流量计测量液氨的质量流量
         在液氨流量测量方面,不少企业选用了涡街流量计,并采用涡街流量计测量液氨的体积流量加密度补偿的方案,就可实现液氨质量流量的计算。当然这里也可以选择昂贵的质量流量计
 
二、液氨流量测量的特点
1.液氨的饱和蒸气压较高,在标准大气压力下,液氨的沸点为-33.4℃。因此,必须在有压条件下,才能进行液氨的储存与运输。在测量液氨流量时,因仪表阻流件引起的压力损失很容易引发气穴现象,产生较大的测量误差,甚至损坏仪表的传感器。
 
2.安装位置选择和设计应保证流量计的接液部件完全处于液氨之中,将涡街流量计安装在液氨中间罐下部的液氨引出管道上,中间罐下部的液氨与气氨已经分离,这样就可保证涡街流量计的测量管完全浸没在液氨之中。
 
3.测量精确度要求较高。根据原化工部文件要求,液氨计量精确度应达到1级。
 
4.液氨具有腐蚀性,要求流量计的接液材料能经受氨的腐蚀。另外,为防止环境中腐蚀性气体对转换器内电子元器件的腐蚀,要求流量计的转换器具有IP67的防护等级。
 
5.流体和工作环境易燃易爆,所以仪表应选用防爆型产品。仪表的安装、使用与维修都应严格遵照防爆规程要求。
 
三、防止产生气穴现象的措施
易蒸发液体的流量测量特别应注意的问题就是防止在测量过程中产生气穴现象。避免产生气穴现象有两条途径:
 
1.降低流速v,在选表时,应核算最大流量时所对应的流速,使在这种流速状态下,不发生气穴现象;另一方面,又要核算最小流量时所对应的最低流速,不要低于0.4m/s,以保证涡街流量计在小流量状态下的测量精度。
 
2.降低液氨的饱和蒸气压P0对于一种确定的液体,它的饱和蒸气压P0是温度的函数,温度越低,P0也就越低。如果设法在进人流量计之前把液氨的温度降低,就可使饱和蒸气压P0降低。将涡街流量计上游一段管道改为夹套式管子,并把少量液氨引进夹套,这部分液氨经节流膨胀,汽化后带走管内液氨的热量,从而为管中的液氨提供冷量,把流经涡街流量计的液氨温度降低。汽化后氨可回到回收系统。
 
四、其他注意事项
 
1. 如果涡街流量计上游有截止阀,工作时,截止阀应全开,不能半开或开一部分。在现场曾经发生过当截止阀逐渐关小时,涡街流量计的示值不仅不降反而出现增大的现象。其原因是关小阀门时,液氨经阀门减压,势能变化动能和热能,使液氨气化,造成体积骤然膨胀,流速增加,仪表输出剧增,产生虚假信号。
 
2.应将调节阀安装到涡街流量计下游较远处。因为氨分离器与氨中间槽之间存在较大的压差,此压差的绝大部分降落在调节阀上,液氨流过此阀时,压力突降,会发生一定的汽化,出现两相流。为避免两相流流过涡街流量计,调节阀必须装到涡街流量计的下游。另外,为避免调节阀频繁的动作对涡街流量计造成影响,调节阀应尽量远离涡街流量计。


 涡街流量计属于速度式流量计,是漩涡式流量计的一种。比较典型的仪表有涡街流量计和旋进旋涡流量计。涡街流量计是由旋涡发生体和由频率检测器构成的变送器、信号转换器等环节组成。输出4 -20 mA电流信号或脉冲电压信号,可检测雷诺数Re 在5000到7000000 范围的液体、气体、蒸汽流体流量。

 

 

涡街流量计检测原理
   在流动的流体中,若在垂直流动方向上放置一个圆柱体,在某一雷诺数范围内,将在圆柱体的后面的两侧交替产生有规律的旋涡为卡曼旋涡。旋涡的旋转方向向内,上面一列顺时针旋转,下面一列反时针旋转。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。常见的旋涡发生体有圆柱形、三角柱形、 T 柱形等。圆柱形的斯特劳哈尔数较大,稳定性也强,压力损失小,但旋涡强度较低。T 柱形的稳定性高,旋涡强度大,但压损较大。三角柱形的压力损失适中,旋涡强度较大,稳定性也好,使用较多。

 

涡街流量计结构
  涡街流量计由传感器和转换器两部分组成,传感器包括旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体等;转换器包括前置放大器、滤波整形电路、 D / A 转换电路、输出接口电路、端子、支架、防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显示通讯及其他功能模块亦装在转换器内。 
( 1 ) 旋涡发生体旋涡发生体是检测器的主要部件,它与仪表的流量特性(仪表系数、线性度、范围度等)和阻力特性(压力损失)密切相关,对它的要求如下: 
① 能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离。 
② 在较宽的雷诺数范围内,有稳定的旋涡分离点,保持恒定的斯特劳哈尔数。 
③ 能产生强烈的涡街,信号的信噪比高。 
④ 形状和结构简单,便于加工和几何参数标准化,以及各种检测元件的安装和组合。 
⑤ 材质应满足流体性质的要求,即耐腐蚀、耐磨蚀、耐温度变化。
⑥ 固有频率在涡街信号的频带外。已经开发出形状繁多的旋涡发生体,它可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两类。单旋涡发生体的基本形状有圆柱、矩形柱和三角柱,其他形;状皆为这些基本形的变形。三角柱形旋涡发生体是应用最广泛的一种。图中 D 为仪表口径。为提高旋涡强度和稳定性,可采用多旋涡发生体,不过它的应用并不普遍。
( 2 )检测元件流量计检测旋涡信号有以下 5 种方式。

① 用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压。 
② 旋涡发生体上开设导压孔,在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压。 
③ 检测旋涡发生体周围交变环流‘ 
④ 检测旋涡发生体背面交变差压。 
⑤ 检测尾流中旋涡列。根据这 5 种检测方式,采用不同的检测技术(热敏、超声、应力、应变、电容、电磁、光电、光纤等)可以构成不同类型的涡街流量计。
( 3 )转换器检测元件把涡街信号转换成电信号,该信号既微弱又含有不同成分的噪声,必须进行放大、滤波、整形等处理才能得出与流量成比例的脉冲信号。不同检测方式应配备不同特性的前置放大器。 

 

    LUGB涡街流量计传感器是基于“卡曼涡街”原理,利用检测敏感元件并使检测元件与旋涡发生体分离的一种新型流体振荡型流量传感器。涡街流量计具有结构简单无可动零部件,测量范围度大,测量精度高,长期运行稳定性好,介质适应性强,压力损失小,检定周期长,安装维护方便,可远距离传输信号等显著优点,给用户使用带来了极大的方便。可广泛地应用于各行业的各种液体、气体、蒸汽等单相流体的工艺计量和节能管理,倍受各界用户的重视和好评。

 

    涡街流量计传饱和蒸汽压力补偿型涡街流量计感器表体由一个与管道通径相同的壳体和一个断面为等腰三角形的旋涡发生体及检测探头构成。检测探头体置于旋涡发生体后侧;当流体流经三角柱时在其后方两侧交替产生两列旋涡,其旋祸的分离频率 f 与流体的流速 v 成正比,与旋涡发生体的迎流面宽度 d 成比。通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。

    涡街流量计测量液体 气体等介质的体积流量,不需要带温度压力补偿功能。测量饱和蒸汽质量流量时可选手工设置密度直读型涡街流量计,,饱和蒸汽温度补偿型涡街流量计三种方式。测量过热蒸汽质量流量时可选温度压力补偿型涡街流量计和差压式涡街质量流量计。带温度压力补偿型涡街流量计为市场的主流产品。

涡街流量计的电气安装和机械安装

涡街流量计为适应不同的安装场合,有一体化温度压力补偿型涡街流量计和分体式温度压力补偿型涡街流量计两种可选。温度压力补偿型涡街流量计有一定的使用局限性。

涡街流量计在测量口径DN15~DN300的管道时,一般采用满管式;测量大于DN300的口径时,建议采用插入式涡街流量计。 

涡街流量计是有一定测量范围度,所安装测量管道流量需在涡街流量计的测量范围内,不能高于流量上限,也不能低于流量下限。请在安装前确认管道流量。避免大管道小流量情况的出现。 

涡街流量计避免安装在温度变化很大的场所和受到设备的热辐射,若必须安装时,须选用电容式涡街流量计和做好散热通风的措施。 

涡街流量计的安装点应避免受到机械振动和碰撞冲击,若传感器安装在振动较大的管道时,须在安装传感器旁将管道固定。 

安装涡街流量计的管道前后的距离要符合规定的前后直管段距离,否则会影响传感器的测量精度,严重时会损坏传感器。 

安装涡街流量计时在电焊法兰或管道过程中,涡街流量计须不在管道上,以免电焊时损坏传感器的电子放大电路。

每次打开阀门时,要非常缓慢地,打开时间不小于 2min . 禁止快速开启和关闭。

涡街流量计可以安装在水平管道或垂直管道上,若安装在垂直管道上,被测介质是液体时须自下往上流动。

涡街流量计避免安装在阀门出口较近处,否则阀门的开关会影响传感器寿命,严重时会损坏传感器,为方便维修应安装旁通管道,特别是某些生产过程不能中间停止流体的场合。涡街流量计最好安装在室内,必须安装在室外时,须有防潮和防晒措施。

安装分体式涡街流量计传感器时,要注意涡街流量计传感器和放大器的距离不能超过 lm ,同时要遵循单点接地原则,否则会引起干扰。

打开包装后,请尽快安装,以免影响放大器性能和金属部件受到腐蚀等,在储存已经使用过的传感器时,必将传感器完全清洗。用户必须遵循本使用手册指令和警告,以保证仪表的正确和安全使用。

涡街流量计的分类

1:热敏检测技术-热敏式涡街流量计;2:压电检测技术-应力式涡街流量计;3:超声检测技术-超声式涡街流量计;4:应变检测技术-应变式涡街流量计;5:电容检测技术-电容式涡街流量计;6:磁电检测技术-振动体式涡街流量计;7:光电检测技术-光电(光纤)式涡街流量计。

涡街质量流量计的分类

1: 推导式涡街质量流量计;2:旋涡强度型涡街质量流量计;3:差压型质量涡街流量计;4:超声型涡街质量流量计

特殊型涡街流量计

1:缩径型涡街流量计;2:小管径涡街流量计;3:低雷诺数涡街流量计;4:宽范围涡街风速仪;5:车用空气流量测量装置

间接式涡街质量流量计的测量有三种方式:
a: 智能式涡街流量计

    智能式涡街流量计就是用工作状态的压力和温度来补偿涡街流量计测得的工作状态体积流量,从而获得标准状态体积流量。到目前为止,这是气体流量测量中采用最多的,应用最广的方式。不足之处有两点:因介质组分或饱和蒸汽的干度变化所引起的密度变化,不能通过压力和温度得到补偿,所以不适合测量组分不稳定的混合气体和液体。
    在较高的压力时,气体的压缩系数Z的影响增大,由于压缩系数与温度 压力间的非线性关系,致使一些气体的压缩系数Z与温度 压力之间的关系更加复杂,难以用数学关系描述,这就使补偿系统变得更复杂,并使测量精度降低。

b:涡街流量计与密度计结合

涡街流量计与密度计结合,构成质量流量计。由涡街流量计测量状态体积流量,密度计测量同状态介质的密度,进而实现质量流量的测量。这种测量方案,克服了温压补偿流量计的缺点,不受介质组分变化和压缩系数影响。但在线密度计较贵,目前高温型在线密度计更贵。因此,他们的组合提高了仪表的造价。

c:双流量计法

    双流量计法是采用涡街流量计与差压(或靶式)流量计结合,测量质量流量的一种方案。该方案的具体实施方法是把两台仪表前后串联后安装到被测管道上,两台仪表的距离应保证仪表工作时所需的最短直管段长度。两仪表的输出信号分别接到流量计算显示仪的输入端,经流量计算可获得质量流量值。这种方法的优点是比较简单,可根据现场的实际情况选择不同形式的节流件。适用于各种介质,对液体 气体 蒸汽的测量都可以采用。这种方法的缺点是:由于差压流量计的量程范围相对较窄,从而影响组合仪表的范围度;两种仪表对上游直管段的要求都比较严格,所以对被测管道的直管段要求较长。

     旋涡强度型涡街质量流量计是一种直接质量流量计,通过测量旋涡频率和升力大小测出质量流量。优点是一台流量计就可以实现质量流量的测量,不需要配备其他仪表。但这种流量计因受到诸多因素的影响,给信号幅值的精确测量带来不稳定因素和测量误差。影响流量计的因素包括:检测元件的加工质量和稳定型;发生体形状尺寸及材料的稳定性;标定工况与现场工况的差异;工作环境的电磁 振动 流场 噪音等

    差压式涡街质量流量计是应用发生体的阻力特性与流量特性的关系,实现质量流量测量。该仪表由涡街流量计 差压检测元件 流量计算显示仪三个主要部分组成。目前已有把三个部分组合成一体化的流量计。

超声型质量涡街流量计有两种方法测量质量流量。

1:用测量声速和流速的方法测量质量流量;2:用测量声能和测量声阻抗的方法测量质量流量。

    尽管涡街流量计有量程范围宽的特点,但它的下限流速不能太低。一般情况下,测量液体时下限流速为0.3~0.5m/s;而测量气体时下限流速为3~5m/s.很多现场,工艺管道内的最低硫速远比上述数值低。为满足测量要求,就需要对现场的工艺管道进行缩径。缩径型涡街流量计根据客户提供的现场参数,按照一定的收缩比,做成带收缩段和扩张段的涡街流量计组件,连同收缩段和扩张段一起进行出厂标定,并向用户提供涡街流量计安装配套附件。

分流旋翼式蒸汽流量计分为直读型,智能型和远传型。 金属管浮子流量计除可以现场显示外,还可以带4~20mA信号输出。 电磁流量计一般采用满管式,对特大的管径的测量可采用插入式。 椭圆齿轮流量计是容积式的流量计,有不锈钢型,远传型,回零型,高温型等多种。
液体涡轮流量计 气体涡轮流量计 玻璃管浮子流量计 DK800引进流量计
型 谱 说 明
LU   涡街流量仪表
G   传感器
检测

 

方式
  B   压电式传感器
E   电容式传感器
连接方式   1 仅对满管型 法兰连接型
2 仅对满管型 法兰卡装型
3 仅对插入型 简易插入型
4 仅对插入型 球阀插入型
测量介质   2     液体
3     气体
4     蒸汽
公称通径   02

 

 

30
 

 

 

 

DN25

 

… 单位: mm

 

DN300
使用环境   P   普通型
B   防爆型
输出信号   1 脉冲输出
2 4 ~ 20mA 电流输出,液晶显示
3 RS-485 通讯
4 电池供电,不带温度、压力补偿
5 温压补偿一体, 4 ~ 20mA 电流输出型
6 温压补偿一体,电池供电型
选型

 

说明
例如: LUGE2405-P2 满管型电容式涡街流量仪表,法兰卡装型连接,介质为蒸汽

 

仪表通径为 DN50, 普通 4 ~ 20mA 电流信号输出

 

金属管浮子流量计

 

    LZ型系列金属管浮子流量计 ,采用可变面积式测量原理,应用现代高技术手段及元器件,生产的金属管浮子流量计。流量计主要由三大基本部分组成:1、测量管体;2、锥形浮子; 3、指示器。浮子的位移量与流量的大小成比例,通过磁耦合系统,以不接触方式,将浮子位移量传给指示器指示出流量的大小。也可配装不同的转换器,将流量值转换成标准如 4-20mA电远传信号,实现远距离显示、记录、积算和控制等功能。
    LZ型系列金属管浮子流量计,在指示器的设计上可以为各种应用场合提供可靠适用的功能组合。如现场指针指示,LCD显示瞬时和累积流量等,在指示器供电选择方面有电池供电、24VDC供电、220VAC供电,方便用户现场情况进行选择。LZ型系列金属管浮子流量计,以其结构简单,使用寿命长、线性刻度、可用于测量液体和气体等优点而得到广泛应用,诸如石油、化工、发电厂、食品工业、制药工业、水处理工业以及其它工业领域。
    LZ型系列金属管浮子流量计,适用于测量液体、气体。在测量管的设计上针对不同的管道条件、特殊流体的测量要求,配置了多种结构型式的测量管,如保温夹套型、带阻尼器型等。除了标准的可选外,还可以为用户进行特殊设计,如高压型、高温型等,最大限度的满足用户的要求。

 

 

■技术参数

方型指示器

圆型指示器

仪表型号

LZ系列金属管浮子流量计

介质温度 -80∽200℃  标准型

测量范围

(100%点值)从流量表选择

 0∽85℃  防腐型 (衬氟)

 20℃ 2.5-150,000L/h

-80∽300℃ 高温型

空气 1.013bar abs 20℃  0.07-3000m³/h

环境温度 -25∽60℃

量程比

10: 1  5:1

防护等级 IP65

精度等级

1.5 2.5

电信号输出 输出信号 4-20mA(两线制)

压力损失

见流量表

线性度 1%

测量管

孔板测量管  锥形测量管

温度影响  0.5%/10℃

刻度盘分度

依据流量单位划分

电气接口 M20×1.5 标准型

仪表口径

DN15-DN150

供电电源  24V DC标准型

法兰连接

DN15-DN50/PN4.0 DN80-DN150/PN1.6

电源消耗 ≤3W

法兰标准

GB/T9119-2000       

限位报警 供电电源 24V DC

 

也可按用户提供法兰标准制造

电源消耗 ≤3W

保温夹套法兰 DN15 DN25 /PN4.0  

触点容量 3A/220V

保温夹套管

Φ20

工作温度 -25∽60℃

特殊类型

高压型、螺纹型和其他特殊型

防爆等级 ExibⅡCT5  ExdⅡBT5

介质粘度

DN15≤5mPa.s  

防爆关联设备

本安型安全栅 LB906

 

DN25~ DN150≤250mPa.s

 

 

LZZ就地指示型

LZD电远传型

口径

15

20

25

32

40

50

65

80

100

125

150

结构形式

F10    下进上出型(可以缺省)

F11    下进侧出型

F12    侧进侧出型

F13    右进左出型

F14    左进右出型

接液材质

RR0

316 / 0Cr18Ni12Mo2Ti

适用于结构型式

 F10

F11

F12

F13

 F14

RR1

304 / 1Cr18Ni9Ti

 F10

F11

F12

F13

 F14

RL

316L

 F10

F11

F12

F13

 F14

RP

PTFE

 F10

 

 

 

 

Ti

钛合金

 F10

 

 

 

 

HC

哈氏合金

 F10

 

 

 

 

附加结构

 

T

夹套型

适用于测量器类型 

F10

 

 

 

 

Z

阻尼型

F10

  F11 

F12

F13

F14

G

高温型

F10

  F11 

F12

F13

F14

Y

高压型

F10

  F11 

F12

F13

F14

指示器

(对于远传4-20mA标准电流信号指示器,可以选择+ HART协议)
现场指针显示瞬时流量
24VDC供电,现场指针显示瞬时流量,非接触变送器,远传4-20mA标准电流信号 
带一上限报警点输出
带一下限报警点输出
带一上限和一下限报警点输出

缺省

ES

K1

K2

K12

JSB

电池供电,  
LCD显示瞬时流量和累积流量

JSC

240VAC供电,LCD显示瞬时流量和累积流量
24V DC供电,LCD显示瞬时流量和累积流量
24V DC供电,LCD显示瞬时流量和累积流量,远传4-20mA标准电流信号
对于远传4-20mA标准电流信号指示器,可以选择+HART协议

JSD

JSE

HART

防爆型式

 

缺省

普通型

方型指示器

 

Exi

本安防爆型 

方型指示器

 

Exd

隔爆型

圆型指示器

 

 

举例:LZ□-□ □ □ □ □ □ □注:无选择项可以缺省。 LZ D-15 /F10/RR0/T/ES/HART/Exi 说明:电远传/DN15口径/下进上出型/材质 0Cr18Ni12Mo2Ti/夹套型/4-20mA/HART协议/本安防爆

口径

水(L/h) 20℃ 101325Pa

空气(m³/h) 20℃ 101325Pa.abs

最大压力损失(Kpa)

材质 RRO RR1 RL

材质 PTFE

材质 RRO RR1 RL

材质 RRO RR1 RL

材质 PTFE

15

2.5-25

 

0.07-0.7

6.5

 

4-40

2.5-25

0.11-1.1

6.5

5.5

6-60

4-40

0.18-1.8

6.6

5.5

10-100

6-60

0.28-2.8

6.6

5.6

16-160

10-100

0.4-4.0

6.8

5.8

25-250

16-160

0.7-7.0

7.2

6.1

40-400

25-250

1.0-10

8.6

6.1

60-600

40-400

1.6-16

11.1

7.3

25

100-1000

60-600

3.0-30

7.0

5.9

160-1600

100-1000

4.5-45

8.0

6.0

250-2500

160-1600

7-70

10.8

6.8

400-4000

250-2500

11-110

15.8

9.2

50

600-6000

250-2500

18-180

8.0

6.5

1000-10000

400-4000

25-250

11.0

6.8

1600-16000

600-6000

40-400

16.2

9.4

2000-20000

1000-10000

60-600

16.2

14.5

80

2500-25000

1600-16000

60-600

8.2

6.9

4000-40000

2000-20000

100-1000

9.5

8.1

5000-50000

2500-25000

150-1500

9.5

8.1

100

6000-60000

4000-40000

180-1800

8.0

9.5

8000-80000

5000-50000

240-2400

10.0

9.2

10000-100000

8000-80000

300-3000

10.0

9.2

125

10000-100000

8000-80000

300-3000

10.0

8.5

25000-125000

10000-100000

 

12.2

10.1

150

25000-125000

10000-100000

 

11.0

9.2

30000-150000

30000-125000

 

13.2

12.1

注 :1.用于测量液体时,应保证工作压力不低于两倍最大压损;用于测量气体时,应保证工作压力不低于五倍最大压损,以使流量计稳定工作; 2.可以根据用户要求,定制DN20 、DN32 、DN40、 DN65 等规格。


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