金屬管浮子流量計量表在工況氣液雙相介質(zhì)的應(yīng)用闡述

發(fā)布：2019-01-10 | 點擊：人次

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近年來，我國化工行業(yè)中采用離子膜法制堿工藝發(fā)展很快，前幾年該裝置大多為全套進口，包括在線的各種儀表?，F(xiàn)在從設(shè)備到儀表逐漸國產(chǎn)化，這樣既能保證質(zhì)量，同時可以節(jié)約大量外匯。

西北某大型化工廠在建成試生產(chǎn)階段就發(fā)現(xiàn)安裝在陰、陽兩極管道上的兩臺浮子流量計工作不正常，指針總在擺動，無法讀數(shù)；輸出電流信號也不穩(wěn)定，難以實現(xiàn)預(yù)期的工藝流程調(diào)節(jié)與控制目標等，以至影響了正常投產(chǎn)。經(jīng)現(xiàn)場觀察和分析認為：陰極、陽極兩條管道中被測量的介質(zhì)均為既不均勻、比例又不固定的氣、液雙相介質(zhì)；而流量計則是常規(guī)型浮子流量計。

金屬管浮子流量計的工作原理之一是浮力定律，也就是與被測介質(zhì)的密度有關(guān)，密度不穩(wěn)定時浮子就會跳動。由于本工況液體伴有不定氣體量的情況，產(chǎn)生脈動流，導(dǎo)致了流量計的上述現(xiàn)象。

目前各種常規(guī)流量計都不適用于氣、液雙相介質(zhì)，而工藝過程的鹽液及堿液流量必須加以測量和控制，即必須安裝流量計。因此，選用一種可用的流量計或?qū)ΜF(xiàn)有的某種流量計進行改進設(shè)計以滿足此特定工況測量要求就成為下步工作。

實施方案的選擇與確定至少要滿足以下3點：

（1）流量計的接液零部件必須能承受陰、陽兩極管道中含氯氣鹽液及堿液的強烈氧化和腐蝕；

（2）安裝連接尺寸盡量與原流量計相同，以減少工作量；

（3）流量計自身能有效地緩沖和減少由隨機產(chǎn)生氣體帶來的劇烈波動，達到可視為穩(wěn)定值的讀數(shù)，并且輸出電流信號波動滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。

按上述要求對電磁流量計、渦輪流量計、渦街流量計、浮子流量計與差壓式流量計等進行分析、比較后認為只有對金屬管浮子流量計進行必要的改進才是可行的和zui佳的方案。因此儀表在其原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上特殊設(shè)計了一種金屬管浮子流量計。

金屬管浮子流量計應(yīng)實施3項改進設(shè)計。

耐腐蝕材料選擇和防腐措施

查閱金屬材料手冊并結(jié)合現(xiàn)場其它設(shè)備材料的應(yīng)用實際，陽極管道中的介質(zhì)為含氯氣的鹽液，傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用鈦（Ti）材制造，兩法蘭密封面及殼體與導(dǎo)管組件密封面均進行涂鈀處理。

整個傳感器具有良好的抗氧化及耐腐蝕性能。而陰極管道中的介質(zhì)為堿液和氫氣及氯氣等，傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用不銹鋼（SUS316L）材質(zhì)制造，整個傳感器具有良好的耐腐蝕性能。經(jīng)兩年多的使用證明是可行的。

連接尺寸與安裝方式

由于用戶的原有流量計為水平安裝，這與常規(guī)浮子流量計垂直安裝、流體自下而上的流向完全不同，因此必須將其設(shè)計成（水）平進（水）平出結(jié)構(gòu)，由于已有管道的開檔尺寸足夠長，于是設(shè)計成如圖1所示的浮子流量計。

zui大限度地保證工作條件下流量計的穩(wěn)定

就流量計自身而言，克服波動（不論是外部還是內(nèi)部原因所致）的常用而有效的措施是加裝阻尼器。阻尼器一般分為機械式和電（磁）式，顯然對浮子流量計應(yīng)首先考慮選用前者。

按阻尼介質(zhì)不同又分為液體阻尼器和氣體阻尼器。

阻尼器的設(shè)計

設(shè)計阻尼器必須了解和確定下列數(shù)據(jù)：

波動幅度與頻率：經(jīng)在現(xiàn)場幾小時觀測統(tǒng)計未裝阻尼器的流量計的波動幅度約為15%~25%，（士7.5%~士12%）；頻率約為180~350次/min。

（1）要求阻尼效果：波動幅度應(yīng)不大于士2%；頻率約不大于50~90次/min。當然，由于沒有適當?shù)膬x器進行定量檢測，所以阻尼的zui終效果是否達到預(yù)期目標，一定程度上還應(yīng)通過實際應(yīng)用由現(xiàn)場技術(shù)和操作人員判斷和認定。

（2）依照上述實際工況和阻尼目標，兼顧該浮子流量計結(jié)構(gòu)尺寸、鈦材管料規(guī)格等，求出阻尼系數(shù)之后，初步確定阻尼器結(jié)構(gòu)及尺寸，如圖2所示。而決定阻尼效果的阻尼室與阻尼體之間間隙的zui佳尺寸必須經(jīng)現(xiàn)場試驗后才能確定。

試驗時金屬管浮子流量計上端自然存有空氣做為阻尼介質(zhì)。試驗方法是：初始流量置于約50%zui大流量處，這時指針仍略有擺動但有滿意讀數(shù)（系流場不穩(wěn)所致，可視為穩(wěn)定），然后迅速開啟（或關(guān)閉）球閥，使指針約達80%（或20%）zui大流量處并記下時間，等待指針雖擺動仍有可滿意讀數(shù)為止，再記下時間，即可得知阻尼時間。經(jīng)多次試驗統(tǒng)計結(jié)果大致如表1所示：

間隙（mm）0.80.60.40.2

阻尼時間（s）5～64～52～43～5

從上述試驗結(jié)果可以看出后兩組間隙的阻尼器效果較好。但必竟現(xiàn)場實際工況與試驗室條件有較大差別，因此還必須進行現(xiàn)場試驗。

現(xiàn)場試驗與應(yīng)用效果

2002年6月對特殊設(shè)計的浮子流量計及特制的間隙為0.3mm的阻尼體安裝于現(xiàn)場取代原流量計進行多次試驗，結(jié)果是間隙為0.3mm和0.4mm阻尼器效果zui佳，原來流量計指針擺動幅度為10%～20%的同樣條件換裝特殊設(shè)計的流量計后，其指針擺動基本不超過6%（士3%），操作人員認為滿意，可以接受，這一設(shè)計達到了預(yù)期效果。經(jīng)使用一直很穩(wěn)定，這就初步解決了氣、液兩相流流量測量的難題。

因此可以認為：這種帶有阻尼器并由特種材質(zhì)制造的浮子流量計是一種解決類似雙相流流量測量的可行方法之一，完全可以用于離子膜燒堿工藝過程中。

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金屬管浮子流量計量表在工況氣液雙相介質(zhì)的應(yīng)用闡述