氯堿行業(yè)流量儀表選型探討

氯堿行業(yè)流量儀表選型探討 1、引言     氯堿行業(yè)生產的特點是環(huán)境惡劣，腐蝕性強，易燃易爆。流體介質的總類繁多。液體介質主要有蒸汽、軟水、工業(yè)用河水、自來水、生產污水、燒堿、鹽水、次氯酸鈉、二氯異氰尿酸鈉等；氣體介質主要有氫氣、氯氣、氮氣、乙炔、氯化氫氣體、單體等等。流體的物理性質和化學性質相差很大，流體的輸送管道由DNl5DNl000不等，流體流量范圍波動較大，所以在氯堿行業(yè)中，為適應不同流體介質的不同要求，必須選用滿足流體特性的流量儀表。要實現流量的準確和可靠的測量，流量儀表的正確選型是至關重要的。下面作者就十多年對流量儀表設計選型的體會和經驗作一些總結。     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量流量儀表三大類。     (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。一般包括：渦輪流量計、渦街流量計、旋進渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計、分流旋翼式流量計、激光多普勒流量計、插入式流量計、差壓式流量計、轉子流量計等。我們現場上用得最多的就是速度式流量儀表。     (2) 容積式流量儀表     容積式流量儀表就是在單位時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、刮板式流量計、旋轉活塞式流量計。     (3) 質量流量儀表     質量流量儀表是用于計量流過某一橫截面的流體質量流量或總量的流量計。一般有：科力奧式質量流量計、量熱式流量計、沖量式流量計等。     2.2 流量儀表選型原則根據氯堿行業(yè)特點，對流量計選型，一般可按以下幾點進行：     (1) 首先要考慮防爆性能。氯堿行業(yè)中的的介質如：氫氣、乙炔、氯化氫等氣體均是易燃易爆的介質，所以選型的第一步就是要考慮流量儀表的防爆性能。不僅要考慮流量計本身的防爆性，還要充分考慮整個流量測量系統(tǒng)必須滿足防爆等級要求。     (2) 其次是弄清工藝介質的物理和化學特性。比如：介質的溫度、壓力、密度、粘度、電導率；流量測量范圍；充許的壓力損失；介質的腐蝕程度等等。通過綜合考慮流體的的特性，選用合適的流量計。     (3) 最后就是流量計的性價比。根據不同流體，使用在不同的場合，選擇合適的、性價比高的流量計。比如：用于成本核算或檢測工藝控制過程重要參數的流量儀表，就要選用精度高、維護量少的進口流量儀表；而在工藝控制過程中只是作為一般參考價值的流量儀表，就以選用精度較低、比較經濟的流量儀表。     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。     (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。旋翼式水表價格低、安裝方便、儀表維護量又少，很實用。DN200口徑以上清水就需用電磁流量計進行測量。而DN200口徑以上的軟水，由于軟水導電率很小，不能使用電磁流量計，只能采用差壓式流量計進行測量。     (2) 工業(yè)用水的測量     清水由于價格高，所以在氯堿行業(yè)中生產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)水就是經過簡單處理的邕江河水，水雜質較多，特別是夏天，水很濁，用一般的水表根本無法測量。而用差壓式流量計測量，每個月就要清洗一次孔板，很麻煩。超聲波流量計雖然安裝方便、不用接觸介質、維護量較少，但是精度低，所以經過比較，工業(yè)水的計量，我們是采用電磁流量計。電磁流量計精度較高；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，所以我公司工業(yè)用水全部采用ABB的電磁流量計進行測量。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；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。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。目前電磁流量計用于工業(yè)用水的測量我們已經用了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。     3.2 蒸汽流量的測量     蒸汽流量的測量，我公司應用較多的是差壓式流量計。差壓式流量計是目前工業(yè)生產中檢測流量最常用的一種流量儀表。因為它檢測方法簡單，沒有可動部件，穩(wěn)定性好，可靠性高，價格較低，儀表不經實流標定就能達到一定的精度，并且容易排除故障，所以在蒸汽的計量中我們基本上都是首選差壓式流量計。我公司目前在蒸汽計量中一共用了將近40多套差壓式流量計。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計量蒸汽時，為保證測量精度，還必須要對它進行溫度和壓力補償。因為在實際檢測中，工藝過程的參數：壓力和溫度會經常波動，不可能完全符合標準節(jié)流裝置的設計要求。另外，差壓式流量計在安裝時必須按標準進行安裝，才能保證整個測量系統(tǒng)的測量誤差在允許的范圍內。     經過多年的實踐，我們感到用差壓式流量計是有一定的局限性。由于差壓式流量計的安裝要求較高，在大口徑管道使用差壓式流量計測量經常會產生蒸汽泄漏，造成儀表維護量增加。所以現在我們嘗試用阿紐巴傳感器測量大口徑蒸汽流量。但由于國產的阿牛巴傳感器性能不夠穩(wěn)定，維護量大，而進口的阿牛巴傳感器價格較高，要在企業(yè)中推廣，還是比較困難。所以比較經濟實用的還是差壓式流量計。     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外，在氣體的測量中也是廣泛應用。對于氫氣的測量，我們也是采用差壓式流量計。由于氫氣很干凈，無雜質，用差壓式流量計測量根本不需要維護，但氫氣易燃易爆，所以在整個測量系統(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已經用了十多年，一直都沒出現過問題。在氯氣流量的測量中，由于氯氣具有較強的腐蝕性，在工藝控制中，干氯氣測量，我們是選用不銹鋼做孔板進行測量；而帶水的氯氣，我們選用玻璃鋼材質的節(jié)流裝置。這幾套孔板已經用了好幾年，都不需要清洗。但目前對于氯氣的計量，我們還找不出一個有效方法。原想采用孔板或轉子流量計，但由于我公司經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，經過孔板或轉子流量計后壓力損失較大，壓損后后續(xù)分廠根本無法正常生產。所以目前，氯氣的的計量還是無法實現，這也是我們今后需要解決的一個難點。另外，在氮氣、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進行測量。     3.4 污水流量的測量     根據環(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。我公司排出的污水經過處理后，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進行測量。由于明渠流量計采用超聲波技術對各類堰槽的液位進行非接觸測量，所以維護量很小，效果還可以。     3.5 電磁流量計的應用     電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行工作的。它能測量具有一定電導率的液體或液固兩相介質的體積流量。它具許多優(yōu)點：壓力損失小；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0．2級等等。由于電磁流量計的這些特點，所以在氯堿行業(yè)中廣泛使用。我們公司的成品一燒堿的計量就是使用電磁流量計。燒堿；化學名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。因為燒堿腐蝕性強，又含有顆粒，溫度高，以前我們對燒堿一直無法計量。九十年代后期，由于進口電磁流量計的廣泛使用，我們也嘗試在燒堿的的計量中使用電磁流量計。效果很好。我們根據燒堿的特性，電極選用鈦電極，襯里采用PTFE的一體式電磁流量計。測量燒堿的這幾套電磁流量計運行了幾年，沒有出現什么問題。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。通過這幾年的的應用，我們總結了電磁流量計選型的一般步驟： 根據介質的化學性質，選用各種不同材質的電極； 根據介質的腐蝕性和溫度，選取襯里材料； 根據管道的材質，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)； 根據工藝提的流量條件，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； 工藝必須保證有一段管段是滿管的； 根據工藝參數的重要程度及使用環(huán)境，選取進口或國產的電磁流量計。     我們根據以上原則選取的電磁流量計，都能滿足生產和計量的要求，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計，我覺得流量儀表的選型與工藝員正確提出的工藝條件關系很大，我們經常選取的一套流量測量系統(tǒng)，但最終用到生產上無法投運或者效果達不到工藝要求。究其原因，很重要的一點就是沒有正確落實工藝條件。另外，儀表設計人員自身素質的提高也很重要，如果儀表設計員沒有豐富的知識，企業(yè)主人翁的精神，那也無法高質量的完成儀表設計工作。     5、流量儀表期望     氯堿行業(yè)中鹽、煤的計量一直都是各企業(yè)的計量難點，通過測量鍋爐的產汽來換算出熱能值，最后算出煤的用量。這一思路也正在我公司初步落實。我們相信，隨著科學技術的發(fā)展，氯堿行業(yè)中鹽、煤、油、氯氣等計量難點最終都會被克服。     6、結束語     流量計選型是一項技術性、實用性、責任性很強的工作，要做好這項工作，必須充分了解各種流量計的測量原理，了解、掌握各流量計生產廠家發(fā)展動態(tài)，弄清測量對象的工藝狀況，只有這樣我們設計的流量測量系統(tǒng)才能經濟、實用、可靠，才能更好地為生產服務。     參考文獻     [1] 蔡武昌，孫維清，紀綱．流量測量方法和儀表的選用[M]．化學工業(yè)出版社．     [2] 蔡武昌．流量儀表若干發(fā)展趨勢和應用進展[J]．     [3] 李良貿等．常用測量儀表實用指南[M]．北京；中國計量出版社．1988．[4]毛新業(yè)．流量儀表應用中的一些問題[J]．昆明理工大學學報，2001．10．