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电磁流量计

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电磁流量计与其他流量计在碳黑水介质流量测量中的实践探讨

来源:www4288com新萄京赌场作者:发表时间:2019-02-27 16:06:08

 摘 要:针对合成气装置的碳黑水介质,叙述了几种常见流量计的实际应用状况,详细介绍了矩形流量计的测量原理、性能特点和使用方法,具有一定的借鉴意义。

 
目前,国内大多数合成气装置都是利用煤、原料油和氧气为原料,在气化炉内的1300℃高温条件下发生反应,生成以一氧化碳为主的合成气。由于在反应过程中,原料中部分碳元素成为碳黑存在于合成气中,所以需要对合成气使用工业水进行洗涤降温,此过程会产生大量的碳黑水,温度200℃,压力4.0MPa。在装置生产时,各工段碳黑水的水量平衡尤为重要,直接关系平稳运行和环保指标,不同工艺管道流程的碳黑水流量监测是工艺人员的重要操作参数。我公司第一套合成气装置建成于20世纪80年代,直到2012年,公司的第二套也是国内唯一一套利用焦油气化生产合成气的装置投入生产运行。30年以来,合成气装置碳黑水流量的测量有了长足的进步和发展,从当年使用过的孔板流量计、涡街流量计、电磁流量计、质量流量计、涡轮流量计、超声波流量计到现在使用的矩形流量计,使我们对碳黑水介质的流量测量有了更加深刻的认识,也从中总结了许多的使用维护经验,在这里做简单分享。
 
1 孔板流量计
第一套合成气装置碳黑水流量仪表原始设计全部安装孔板,通过导压管,使用差压变送器测量,因为导压管内介质不流动,末端温度低,碳黑附着性强,一旦浓度大、温度低时易堵塞管路,仪表操作规程规定每4h要对导压管冲洗一次,仪表维护人员作业频繁,维护量大,特别是晚上还存在作业风险。在冬季的时候,整个仪表管路还需要伴热,增加维护成本,仪表故障率高。
 
2 涡街流量计
20世纪90年代,对几台重要的仪表进行了改造,更换为涡街流量计,那时候的涡街流量计技术还不够成熟,为非智能产品,内部各部分电路都是独立的,管线振动、自身性能等原因造成仪表零点经常发生漂移,这时候就得将电路板拆下,使用频率信号发生器对零点和量程反复进行标定,再装回使用,有时得反复做多次才能确保准确。
 
3 电磁流量计
2000年初,1台涡街流量计损坏,使用了电磁流量计替代,但是电磁流量计有其固有缺点,就是它的衬里不能耐高温,碳黑水的温度都在200℃以上,使用一段时间后,衬里变形、电极附着碳黑的问题就出现了,导致仪表指示出现偏差,只能作为参考量,不能作为工艺操作参考依据,直至不能使用。
 
4 质量流量计
电磁流量计损坏之后,我们又使用了质量流量计替代,质量流量计在正常生产中运行还很稳定,但合成气装置属于剧烈的化学反应,高温高压,管线的振动对其有影响。另外,工艺管路的直径小,碳黑还是会堵塞质量流量计U型管内部,定期得拆下清理。另外,昂贵的价格,导致其不能在装置中大量应用。
 
5 超声波流量计
在以上几种流量计使用过程中,有的是在装置正常生产时损坏的,工艺人员没有了操作参考,这时需要仪表人员使用超声波流量计在工艺管道外部测量流量,但是碳黑水介质脏、温度高、管道材质等苛刻条件,导致超声波流量计出现探头信号弱、耦合剂效果不好等问题,根本无法测量。
 
6 矩形流量计
2012年,新的合成气装置在中国石油大庆石化公司建成投用,矩形流量计在碳黑水的流量测量上得到了大量的应用,至今4年时间,性能极其稳定,故障率低,取得良好的应用效果。
 矩形流量计测量原理图
矩形流量计是一种新型的产生差压测量流量仪表,可以测量气体、蒸汽和液体(包括油浆、高粘度液体),以及高磨擦性(含固体颗粒的)流体和腐蚀性流体。这种流量计是以楔式流量计和文丘里流量计为基础,结合两种流量计的优点,在关键性能上进行了明显的改进,成为一种高精度、高可靠性流量测量设备,从而使差压式流量测量仪表的使用范围更广,适用性更强。其测量原理如图1所示。
矩形流量计普通安装图
矩形流量计是一种产生差压信号的节流部件,根据流体力学方程,由差压信号与流量的对应系,可以精确地测量流体流量。 它的节流块具有楔形流量计节流楔块的部分特征,又有文丘里流量计的大部分特征,但没有楔型节流块那样的尖锐棱角,节流线是一个加工非常光滑的钝角园弧线,这就大大减小了磨损,类似于测量高速流体采用流量喷嘴一样,喷嘴采用非常光滑的园弧节流口,使得它具有耐高速流体冲刷的作用。节流件采用硬质合金,堆焊硬质合金并喷镀碳化钨,可有效防止流体冲刷产生的磨损。节流通道属于流线型,具有一个适当长度的喉管,该喉管起到整流的作用,有效减缓了流体的波动,再加上后部的压力恢复段,延续了这种流线型流道,使得整个内部不会产生涡流和震动,从而避免了因涡流产生的磨损。
 
6.1 性能特点
(1)具有量程比大的特点,适用面广;
(2)解决了其它流量计无法解决或解决效果不佳的流量测量问题,尤其是高粘度、强腐蚀性和重摩擦性介质流量的长期、可靠、高精度测量问题;
(3)具有类似于文丘里流量计一样的压头恢复段,可以最大限度的恢复压力,压头损失仅有测量压差的15%~25%;
(4)矩形流量计加工后,不用标定就可保证精度0.5%(测量值),如果需要,可以标定到精度0.25%(测量值);
(5)一般要求上游2~4倍测量管径的直管段,下游不要求直管段,整体安装空间大。
 
6.2 现场应用
(1)普通安装
对于碳黑水介质,操作压力较高,矩形流量计的取压为法兰形式,安装高压球阀,采用双法兰式差压变送器测量,阀门管件压力等级高,2个取压呈90°分开设计,以便有足够的安装空间,如图2所示。此种方式,矩形流量计安装在工艺管道上,两个取压法兰一个向上,一个水平,变送器的2个法兰不在同一水平面上,需要对零点进行迁移;也可以将2个取压法兰全部向上45°安装,使2个法兰在同一水平面上,就无需迁移。
矩形流量计带冲洗线安装
(2)带冲洗线安装
为在线维护需要,矩形流量计可以在高压球阀和变送器法兰之间安装冲洗环,连接合成气装置自产的热水(压力5.3PMa,温度110℃)冲洗线,这样在取压发生堵塞时,就可以打开阀门使用冲洗水在线冲洗疏通取压部分,不用拆卸法兰,操作简单方便,效果良好,如图3所示。
 
7 结束语
其实,对于每一种工艺介质,都有其最适用的测量仪表,作为仪表维护人员,在满足测量要求的前提下,工作的目标就是日常运行稳定、维护量少,从而为企业间接降低运行成本,维护人员减少作业频次和降低作业强度,避免更大的安全风险。所以,使用设计合理、性能稳定、性价比高的仪表设备,也是必然的选择。
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