分析研究渦街流量計測量液氧液氮流量應用提出建議

上海上儀四廠主要介紹空分裝置中液氧、液氦流量采用渦街流量計測量的方法,探討使用現狀的優點,對不能測量較大流量以及渦街流量計小信號切除量較大的問題進行相關應用分析,對空分裝在產品核算、經濟效益分析、可靠運行的方面具有一定幫助。

目前，化工行業很多生產現場所使用的流量計選型不夠合理,有的存在安裝錯誤,造成計量誤差過大,還有些不能滿足生產或產品交接計量的需要,流量計是化工企業非常常用的儀表。但僅靠經驗或單純考慮購置費進行選型，可能會失去選擇非常適合儀表的機會。由此可見,正確選擇和使用流量計并非易事。要正確、有效地選擇合適的流量計,必須考慮5個方面的因素,即性能要求、介質物性、安裝要求、環境條件和費用。

筆者所在的煤基烯烴項目建設的空分裝置生產氣氧、氣氮、儀表空氣、工廠空氣、液氧和液氮。筆者通過對該裝置的液氧、液氮產品流量計的使用情況進行摸索研究,從儀表測量原理出發,進行必要的分析和研究,并進行觀察評估,對實施效果:提出推廣建議,從而進一步提高管理和維護水平,使該裝置產品交接計量向更穩定、更可靠的方向發展。

1空分裝置液氧、液氨渦街流計使用現狀

1.1產品流量的測量方法

一般情況下,煤化工配套的空分裝置都較大,液氮、液氧產品在工藝系統負荷較低時可以作為產品銷售。為了準確測量這兩股產品的流量,保證貿易交接的準確性,考慮到這兩股產品低粘度、低溫,產品管線口徑小(僅為DN25mm), 以及一次儀表需安裝于冷箱內隔箱而變送器需要安裝于冷箱外部的特點,項目非常初選用了分體式渦街流量計配以轉換器來測量液氮、液氧流量。

1.2渦街流量計測量液氧、液氮流量

1.2.1測量原理.

渦街流量計是一種典型的速度式流量計,可檢測Re在5 x103~7 x106范圍內的液體、氣體、蒸汽流體的流量。漩渦分離的穩定性受漩渦發生體上游流場畸變、漩渦流等的影響，所以安裝儀表應根據上游阻流件的不同形式,配備不同長度的上、下游直管段,或安裝流動調整器,為渦街流量計提供良好的流場條件,消除流場對儀表的不利影響。渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經過渦街流量變送器時,在三角柱的漩渦發生體后上下交替產生正比于流速的兩列漩渦,稱為卡曼漩渦。單側漩渦的釋放頻率與流過漩渦發生體的流體平均速度及漩渦發生體特征寬度有關,表示為":

f=(Srxv)/d

式中

d一漩渦發生 體特征寬度,m;

f一漩渦 的釋放頻率,Hz;

Sr一斯特勞哈爾數,無量綱， 它的數值范圍為0.14 ~0.27;

v一流過漩渦發生體的流體平均速度，m/s。

Sr是雷諾數的函數,Re與Sr的關系為Sr =f(l/Re)。

選擇流量計的通徑應按被測管道使用的流量范圍和被選流量計的上、下限流量來選配,而不是簡單地按管道通徑選用。通常設計管道流體非常大流速是按經濟流速來確定的,流速選擇過低,則管徑粗、投資大;而流速過高則輸送功率大,增加運行費用21。大部分流量計上限流量的流速接近或略高于管道經濟流速,因此流量計通徑與管徑相同的可能性較大,安裝比較方便,如不相同也不應.相差太多,一般相鄰一檔規格,采用變徑管連接'。

若采用標準孔板流量計來測量液氮、液氧的流量存在- -些不足之處，如:壓力損失較大;導壓管、三(五)閥組及連接接頭容易泄漏;導壓管、取壓口易堵塞;量程范圍小,一般為3:1,對流量波動較大易造成測量值偏低;液氮、液氧溫度較低，需要采取復熱措施由液態恢復為氣態才可測量，否則易凍結。

量程比相對較寬，可達10:1或20: 1。筆者使用的情況是實際非常小流量可測到200Nm'/h,非常大可測到1 865Nm'/h及以，上。實際情況是非常大流量在閥門僅65%開度時就達到了100% ,非常小流量僅可測到325Nm3/h,尤其上、下極限測量時基本很難用好。大多數渦街流量計具有較好的線性度,渦街流量計理論非常大量程比可達300:1以上。但由于檢測元件的靈敏度、儀表的壓力損失及其他方面的限制,要達到這么高的量程比是非常困難的。因此實際大多數的渦街流量計的量程比僅為10:1以上,有的可達到20:1甚至30:1。而其他的流量計如差壓流量計,卻沒有這么寬的量程范圍。一般的渦街選型,都會把所測流量范圍放在其全量程的5%~60%這個范圍內,如果要求的量程太寬,就必須把常用流量放在這個范圍的合適位置以選型。

這樣選型出來的渦街才會好用、穩定,精度才能得以保障.

渦街流量計屬測量精確度中等偏上的流量計,通常測量液體的精確度為土(0.5% ~1.0%),測量氣體的精確度為土(1.0%~1.5%),這種精確度比渦輪流量計科氏力質量流量計低,但與傳統的差壓流量計、浮子流量計相比,測量精確度較高2]。上海上儀四廠考慮到這兩股產品既要計量總流量,又要應用在流量控制系統中，流量計精確度的確定要在整個系統控制精確度要求下進行，因為整個系統不僅有流量檢測的誤差,還包含有信號傳輸、控制調節等環節的誤差和各種影響因素,對測量儀表確定過高的精確度是不合理和不經濟的,因此綜合精度、經濟性一-同考慮是選型的要素之一。