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科氏力質(zhì)量流量計測量液氨示值波動原因分析!
發(fā)布時間:2023-10-07 14:32:21| 瀏覽次數(shù):

一、提問

  用科氏力質(zhì)量流量計測量液氨流量,儀表顯示的流體密度為610kg/m3時,流量示值穩(wěn)定;密度在280~610kg/m3之間變化時,流量示值跳躍。流量計安裝和管道走向如圖2.56所示。

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二、分析

(1)流量示值跳躍的原因

用戶要解決的問題是科氏力質(zhì)量流量計示值穩(wěn)定性問題。

圖2.56中的科氏力質(zhì)量流量計,自帶被測流體密度顯示。用戶介紹,密度顯示正常時,流量顯示也正常;而密度下跌到280kg/m3時,質(zhì)量流量顯示也下跌,此時的流量示值準(zhǔn)與不準(zhǔn)也不清楚。

這個問題的實質(zhì)是兩相流流量測量問題。在液氨含氣率高時,質(zhì)量流量示值小,流體密度小得更嚴(yán)重,所以體積流量增大。

(2)液氨中含氣率估算

從氣液混合物含氣率定義可推導(dǎo)出式(2.57):

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從圖2.56可看出,這是一個發(fā)送方利用儲罐中的氣液相平衡壓力將罐內(nèi)液氨送到接收方緩沖罐的流程。儲罐內(nèi)氣相壓力p與氣液分界面上的溫度t處于氣液平衡狀態(tài),夏季由于環(huán)境溫度較高,儲罐內(nèi)流體溫度相應(yīng)升高,氣液相平衡壓力p也較高。冬季則較低。

用戶介紹,流量示值穩(wěn)定的時候,科氏力流量計顯示的流體密度為610kg/m3,溫度約20℃,查相關(guān)資料得知,氨在純度較高時,20℃所對應(yīng)的氣液相平衡壓力為0.857MPa,此時的液相密度:

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(3)液氨中氣體的生成

假定發(fā)送方儲罐中的液氨溫度與環(huán)境溫度相等,但液氨在從儲罐流向下游的液氨緩沖罐過程中,在閥門V1、儀表以及管道上總是有壓力損失,液氨在沿著管道爬高6m時,也會因流體靜力學(xué)原因而出現(xiàn)36.6kPa的壓降(含氣率為0時的數(shù)值),壓力的降低對應(yīng)著一個液氨溫度的降低,也對應(yīng)著一定數(shù)量液氨蒸發(fā),由液態(tài)變成氣態(tài),這是氣體生成的第一個原因。

第二個原因是因為液氨溫度降低后,與周圍環(huán)境溫度出現(xiàn)溫差,從而有一定數(shù)量的熱量被處于氣液平衡狀態(tài)的液氨所吸收,引起液氨蒸發(fā)變成氣相。

三、處理方法

(1)流量計安裝位置前移

管道中的氣態(tài)氨是在液氨輸送過程中逐漸生成并流向下游的緩沖罐的。其實,液氨在從儲罐底部剛剛流出時,管道內(nèi)并無氣體,不僅如此,此處的液氨還有一定的過冷深度,因為此處位于氣液分界面以下約1m,由于流體靜力學(xué)的原因,分界面以下每過1m高度差,流體靜壓就升高5.98kPa(液氨密度以610kg/m計)。所以,將流量計的安裝位置前移,能有效地減少流量計測量管內(nèi)流體的含氣率。

(2)避免用流量計前的閥門控制流量

在圖2.56中,緩沖罐上方有一臺控制閥V2,用于控制進入緩沖罐的流量。在儲罐的出口有一臺閥V1。正確的做法是將V1開足,而且流量計前的任何一段輸送管道內(nèi)不能有大的阻力,用V2控制流量。

如果將閥V1關(guān)小,將會使流量計測量管內(nèi)壓力大幅度降低,含氣率大幅度升高。

(3)注意管道絕熱保溫

液氨在管道內(nèi)從儲罐流到緩沖罐,沿途經(jīng)管壁從大氣吸收熱量,含氣率逐漸升高,改善管道和管件的保溫,有利于降低含氣率。

四、反饋的信息

用戶后來利用停車檢修機會從液氨總管上開口取氨,科氏力流量計顯示的密度值穩(wěn)定在510~610kg/m3,流量示值也較穩(wěn)定。流體溫度穩(wěn)定在20℃左右。p=510kg/m3時,用式(2.57)計算,對應(yīng)含氣率為16.6%,比改裝前大幅度降低。

五、討論

在流量測量中,液氨和其他高飽和蒸氣壓的液體一樣,是難度極高的被測介質(zhì),如果處理的不好,渦輪流量計、渦街流量計、差壓流量計等絕大多數(shù)流量計都會敗下陣來。

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