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- 氯堿行業(yè)流量儀表選型探討（轉(zhuǎn)載）
- 2019-11-06
- 1. 引言
氯堿行業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是環(huán)境惡劣，腐蝕性強(qiáng)，易燃易爆。流體介質(zhì)的總類繁多。液體介質(zhì)主要有蒸汽、軟水、工業(yè)用河水、自來水、生產(chǎn)污水、燒堿、鹽水、次氯酸鈉、二氯異氰尿酸鈉等；氣體介質(zhì)主要有氫氣、氯氣、氮?dú)?、乙炔、氯化氫氣體、單體等等。流體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相差很大，流體的輸送管道由DNl5~DNl000不等，流體流量范圍波動較大，所以在氯堿行業(yè)中，為適應(yīng)不同流體介質(zhì)的不同要求，必須選用滿足流體特性的流量儀表。要實(shí)現(xiàn)流量的準(zhǔn)確和可靠的測量，流量儀表的正確選型是至關(guān)重要的。下面作者就十多年對流量儀表設(shè)計(jì)選型的體會和經(jīng)驗(yàn)作一些總結(jié)。
2. 流量儀表選型的原則
2.1 流量儀表的分類
流量儀表按測量方法一般可分為速度式流量儀表、容積式流量儀表和質(zhì)量流量儀表三大類。
2.1.1 速度式流量儀表
速度式流量儀表是以直接測量封閉管道中滿管流流動速度為原理的流量計(jì)。一般包括：渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、旋進(jìn)渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、分流旋翼式流量計(jì)、激光多普勒流量計(jì)、插入式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。我們現(xiàn)場上用得*多的就是速度式流量儀表。
2.1.2 容積式流量儀表
容積式流量儀表就是在單位時(shí)間里直接測量通過管道的流體體積。一般包括：橢圓齒輪流量計(jì)、刮板式流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)。
2.1.3 質(zhì)量流量儀表
質(zhì)量流量儀表是用于計(jì)量流過某一橫截面的流體質(zhì)量流量或總量的流量計(jì)。一般有：科力奧式質(zhì)量流量計(jì)、量熱式流量計(jì)、沖量式流量計(jì)等。
2．2 流量儀表選型原則根據(jù)氯堿行業(yè)特點(diǎn)，對流量計(jì)選型，一般可按以下幾點(diǎn)進(jìn)行：
2.2.1 首先要考慮防爆性能。氯堿行業(yè)中的的介質(zhì)如：氫氣、乙炔、氯化氫等氣體均是易燃易爆的介質(zhì)，所以選型的*步就是要考慮流量儀表的防爆性能。不僅要考慮流量計(jì)本身的防爆性，還要充分考慮整個(gè)流量測量系統(tǒng)必須滿足防爆等級要求。
2.2.2 其次是弄清工藝介質(zhì)的物理和化學(xué)特性。比如：介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度、電導(dǎo)率；流量測量范圍；充許的壓力損失；介質(zhì)的腐蝕程度等等。通過綜合考慮流體的的特性，選用合適的流量計(jì)。
2.2.3 *后就是流量計(jì)的性價(jià)比。根據(jù)不同流體，使用在不同的場合，選擇合適的、性價(jià)比高的流量計(jì)。比如：用于成本核算或檢測工藝控制過程重要參數(shù)的流量儀表，就要選用精度高、維護(hù)量少的進(jìn)口流量儀表；而在工藝控制過程中只是作為一般參考價(jià)值的流量儀表，就以選用精度較低、比較經(jīng)濟(jì)的流量儀表。
3. 選型例子
3.1 水流量的測量
我公司用水主要分為：清水、軟水、工業(yè)用水；
3.1.1 清水和軟水的測量
對于DN200口徑以下清水和軟水的測量，我們都是采用一般的旋翼式水表。旋翼式水表價(jià)格低、安裝方便、儀表維護(hù)量又少，很實(shí)用。DN200口徑以上清水就需用電磁流量計(jì)進(jìn)行測量。而DN200口徑以上的軟水，由于軟水導(dǎo)電率很小，不能使用電磁流量計(jì)，只能采用差壓式流量計(jì)進(jìn)行測量。
3.1.2 工業(yè)用水的測量
清水由于價(jià)格高，所以在氯堿行業(yè)中生產(chǎn)過程用水都是使用簡單處理的工業(yè)水。我公司所用的工業(yè)水就是經(jīng)過簡單處理的邕江河水，水雜質(zhì)較多，特別是夏天，水很濁，用一般的水表根本無法測量。而用差壓式流量計(jì)測量，每個(gè)月就要清洗一次孔板，很麻煩。超聲波流量計(jì)雖然安裝方便、不用接觸介質(zhì)、維護(hù)量較少，但是精度低，所以經(jīng)過比較，工業(yè)水的計(jì)量，我們是采用電磁流量計(jì)。電磁流量計(jì)精度較高；口徑范圍大，量程比寬，而且它的安裝方式也很多，有：插入式、法蘭連接式、夾持式，電極可拆出清洗。由于以上的這些優(yōu)點(diǎn)，所以我公司工業(yè)用水全部采用ABB的電磁流量計(jì)進(jìn)行測量。對于口徑DN400以上或管道埋在地下的，我們選用插入式電磁流量計(jì)；這樣安裝起來比較方便；而管道在地面上的，我們采用法蘭式電磁流量計(jì)。由于工業(yè)水沒有什么腐蝕，所以電極我們選用的是不銹鋼電極。目前電磁流量計(jì)用于工業(yè)用水的測量我們已經(jīng)用了20多套，除了每年大檢修需要清洗一次電極外，基本上不需要維護(hù)。
3.2 蒸汽流量的測量
蒸汽流量的測量，我公司應(yīng)用較多的是差壓式流量計(jì)。差壓式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中檢測流量*常用的一種流量儀表。因?yàn)樗鼨z測方法簡單，沒有可動部件，穩(wěn)定性好，可靠性高，價(jià)格較低，儀表不經(jīng)實(shí)流標(biāo)定就能達(dá)到一定的精度，并且容易排除故障，所以在蒸汽的計(jì)量中我們基本上都是*差壓式流量計(jì)。我公司目前在蒸汽計(jì)量中一共用了將近40多套差壓式流量計(jì)。基本上可以滿足公司對蒸汽成本核算的要求。但是選用差壓式流量計(jì)計(jì)量蒸汽時(shí)，為保證測量精度，還必須要對它進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償。因?yàn)樵趯?shí)際檢測中，工藝過程的參數(shù)：壓力和溫度會經(jīng)常波動，不可能完全符合標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)要求。另外，差壓式流量計(jì)在安裝時(shí)必須按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，才能保證整個(gè)測量系統(tǒng)的測量誤差在允許的范圍內(nèi)。
經(jīng)過多年的實(shí)踐，我們感到用差壓式流量計(jì)是有一定的局限性。由于差壓式流量計(jì)的安裝要求較高，在大口徑管道使用差壓式流量計(jì)測量經(jīng)常會產(chǎn)生蒸汽泄漏，造成儀表維護(hù)量增加。所以現(xiàn)在我們嘗試用阿紐巴傳感器測量大口徑蒸汽流量。但由于國產(chǎn)的阿牛巴傳感器性能不夠穩(wěn)定，維護(hù)量大，而進(jìn)口的阿牛巴傳感器價(jià)格較高，要在企業(yè)中推廣，還是比較困難。所以比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還是差壓式流量計(jì)。
3.3 氣體流量的測量
我公司除了在蒸汽流量測量中采用差壓式流量計(jì)外，在氣體的測量中也是**應(yīng)用。對于氫氣的測量，我們也是采用差壓式流量計(jì)。由于氫氣很干凈，無雜質(zhì)，用差壓式流量計(jì)測量根本不需要維護(hù)，但氫氣易燃易爆，所以在整個(gè)測量系統(tǒng)中選用的儀表必須是本安型的。我公司測量氫氣的差壓式流量計(jì)已經(jīng)用了十多年，一直都沒出現(xiàn)過問題。在氯氣流量的測量中，由于氯氣具有較強(qiáng)的腐蝕性，在工藝控制中，干氯氣測量，我們是選用不銹鋼做孔板進(jìn)行測量；而帶水的氯氣，我們選用玻璃鋼材質(zhì)的節(jié)流裝置。這幾套孔板已經(jīng)用了好幾年，都不需要清洗。但目前對于氯氣的計(jì)量，我們還找不出一個(gè)有效方法。原想采用孔板或轉(zhuǎn)子流量計(jì)，但由于我公司經(jīng)氯氣分配臺后出來的氯氣壓力較小，只有0．1Mpa，并且壓力波動較大，經(jīng)過孔板或轉(zhuǎn)子流量計(jì)后壓力損失較大，壓損后后續(xù)分廠根本無法正常生產(chǎn)。所以目前，氯氣的的計(jì)量還是無法實(shí)現(xiàn)，這也是我們今后需要解決的一個(gè)難點(diǎn)。另外，在氮?dú)?、氯化氫氣體、乙炔的流量測量中，我們也是采用差壓式流量計(jì)進(jìn)行測量。
3.4 污水流量的測量
根據(jù)環(huán)保要求，工廠排出的污水量不能超出國家規(guī)定的范圍。所以在公司排污渠必須安裝流量計(jì)。我公司排出的污水經(jīng)過處理后，酸堿度一般在69之間，但還是有一定的腐蝕性，所以我們選取明渠流量計(jì)進(jìn)行測量。由于明渠流量計(jì)采用超聲波技術(shù)對各類堰槽的液位進(jìn)行非接觸測量，所以維護(hù)量很小，效果還可以。
3.5 電磁流量計(jì)的應(yīng)用
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行工作的。它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體或液固兩相介質(zhì)的體積流量。它具許多優(yōu)點(diǎn)：壓力損失??；襯里通過防腐處理可測量腐蝕性流體；含有顆粒、懸浮物的液體也可測量；測量精度較高，可達(dá)0．2級等等。由于電磁流量計(jì)的這些特點(diǎn)，所以在氯堿行業(yè)中**使用。我們公司的成品一燒堿的計(jì)量就是使用電磁流量計(jì)。燒堿；化學(xué)名NaOH，是氯堿行業(yè)的主要成品。成品燒堿的濃度為30％和50％，溫度為100℃左右。因?yàn)闊龎A腐蝕性強(qiáng)，又含有顆粒，溫度高，以前我們對燒堿一直無法計(jì)量。九十年代后期，由于進(jìn)口電磁流量計(jì)的**使用，我們也嘗試在燒堿的的計(jì)量中使用電磁流量計(jì)。效果很好。我們根據(jù)燒堿的特性，電極選用鈦電極，襯里采用PTFE的一體式電磁流量計(jì)。測量燒堿的這幾套電磁流量計(jì)運(yùn)行了幾年，沒有出現(xiàn)什么問題。另外，我們也用它來測量同樣具有腐蝕性的鹽水及次氯酸鈉等流體，效果也很好。通過這幾年的的應(yīng)用，我們總結(jié)了電磁流量計(jì)選型的一般步驟：
3.5.1 根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，選用各種不同材質(zhì)的電極；
3.5.2 根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性和溫度，選取襯里材料；
3.5.3 根據(jù)管道的材質(zhì)，決定是否要接地環(huán)。如果管道是襯塑管或PVC管則要選用接地環(huán)；
3.5.4 根據(jù)工藝提的流量條件，在滿足儀表對流速范圍要求的前提下，盡量采用與工藝管道一致的口徑；
3.5.5 工藝必須保證有一段管段是滿管的；
3.5.5 根據(jù)工藝參數(shù)的重要程度及使用環(huán)境，選取進(jìn)口或國產(chǎn)的電磁流量計(jì)。
我們根據(jù)以上原則選取的電磁流量計(jì)，都能滿足生產(chǎn)和計(jì)量的要求，而且儀表壽命很長。
4. 流量選型的體會
做了這么多年的儀表設(shè)計(jì)，我覺得流量儀表的選型與工藝員正確提出的工藝條件關(guān)系很大，我們經(jīng)常選取的一套流量測量系統(tǒng)，但*終用到生產(chǎn)上無法投運(yùn)或者效果達(dá)不到工藝要求。究其原因，很重要的一點(diǎn)就是沒有正確落實(shí)工藝條件。另外，儀表設(shè)計(jì)人員自身素質(zhì)的提高也很重要，如果儀表設(shè)計(jì)員沒有豐富的知識，企業(yè)主人翁的精神，那也無法高質(zhì)量的完成儀表設(shè)計(jì)。
