在化工生產(chǎn)過程中,常常有高粘度、易結(jié)晶的流體流量需要測量。這樣的流體即使在高溫下輸送(有熱媒體加熱及保溫層),其粘度也是很高的,且經(jīng)常會(huì)有少量固體顆粒雜質(zhì)。通常采用橢圓齒輪流量計(jì)或旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)進(jìn)行就地測量指示。首先是儀表的保溫?zé)o法解決,其次是精度難以滿足要求,更無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。我們在某廠選用質(zhì)量流量計(jì)測量高粘度渣油的流量,獲得了令人滿意的效果。

質(zhì)量流量計(jì)是根據(jù)科里奧利效應(yīng)制成的,因此又稱科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。

金屬U型管(傳感器)如圖1,流體從U型管一端流入,另一端流出。如果使U形管做向上運(yùn)動(dòng),則流入側(cè)流體產(chǎn)生一向下的壓力,流出側(cè)液體產(chǎn)生一向上壓力,兩個(gè)作用力的合成引起U形管扭曲,其扭曲程度的大小與流體的質(zhì)量流量成正比,如圖2。U形管做向下運(yùn)動(dòng)時(shí),情況完全相反,U形管產(chǎn)生另一方向的扭曲。

我們令U形管做有規(guī)律的上下運(yùn)動(dòng)(用激磁電流進(jìn)行激勵(lì))。管內(nèi)沒有流量時(shí)為平行振動(dòng),而有流量時(shí)就變成反復(fù)扭動(dòng),測量B點(diǎn)的形變,應(yīng)為一正弦曲線,如圖3。

分別測量A點(diǎn)和B點(diǎn)的形變,可得兩個(gè)正弦信號(hào)的相位差(△t),如圖4,兩點(diǎn)正弦信號(hào)相位差的大小與U形管扭曲大小相對(duì)應(yīng)。因此,測量△t則可測量流體的質(zhì)量流量。△t與質(zhì)量流量Qm的關(guān)系如下:

其中K為與U形管彈性系數(shù)、彎曲半徑等幾何常數(shù)有關(guān)的常數(shù),質(zhì)量流量僅與△t成正比,與被測介質(zhì)的工況無關(guān),這就為高粘度流體的測量奠定了理論基礎(chǔ)。

精煉爐工藝控制流程如圖5,渣油經(jīng)供油管網(wǎng)進(jìn)精煉爐油咀燃燒,開爐時(shí)先加油升溫,達(dá)到一定溫度后,加富氧空氣進(jìn)行脫硫反應(yīng),同時(shí)切斷進(jìn)油管線。待進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí),繼續(xù)加油燃燒,切斷進(jìn)氣管線。渣油流量的大小及與富氧空氣切換的快慢直接影響爐內(nèi)的反應(yīng)效果。

渣油工況:溫度120℃ ,壓力0.8 MPa,密度900kg/m,流量120kg/min。動(dòng)力粘度2.7Pa.s,管徑40mm。

我們選擇corimass MFsl000250s質(zhì)量流量計(jì)(單管串聯(lián)型),標(biāo)稱流量250kg/min(以20℃水作標(biāo)準(zhǔn)),管徑40mm,電加熱型。這種質(zhì)量流量計(jì)與其它型式質(zhì)量流量計(jì)相比有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)測量管采用大橫截面管,彎曲半徑大,保證了測量時(shí)壓力損失***小。

(2)由于具有雙管測量,因而對(duì)外來的震動(dòng)干擾不敏感,抗干擾性強(qiáng)。

(3)由于雙測量管是由單管串聯(lián)而成,不用分流,流量相等,因而零點(diǎn)穩(wěn)定。

(4)測量管管壁厚,***脆弱的焊縫在***受力的測量管直管段中部(見圖6),測量管的振蕩支點(diǎn)避開了焊縫,其受力狀態(tài)為扭動(dòng)而不是彎曲,從而保證了儀表有較長的壽命。

(5)振蕩頻率低,僅100Hz左右,轉(zhuǎn)換器可以對(duì)每l Hz信號(hào)進(jìn)行多點(diǎn)采樣,從而提高測量精度。

將渣油流量與精煉爐溫度組成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng),在進(jìn)口油管安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)閥,根據(jù)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度自動(dòng)切斷和調(diào)節(jié)油量的大小,保證***佳反應(yīng)狀態(tài),減少純滯后時(shí)間。

(1)質(zhì)量流量計(jì)***好是垂直安裝,這樣可以使懸浮的固體顆粒下沉,夾雜的空氣或其它氣體的氣泡上浮,以保證測量精度。另外,***好將流量計(jì)安裝在上升管道的較低部位,這樣可以避免檢測器內(nèi)聚集氣體,同時(shí)可以獲得一定的背壓。

(2)質(zhì)量流量計(jì)有一個(gè)***大特點(diǎn)就是量程比大,在同一工況條件下,有幾個(gè)口徑的流量計(jì)可以選擇。在選擇流量計(jì)口徑時(shí)。應(yīng)綜合考慮測量范圍和壓力損失?？紤]到高粘度流體的壓力損失較大,我們在有DN25 和DN40 兩種口徑同時(shí)可選擇的條件下(價(jià)格相同),選擇口徑為DN40。不能單一地要求壓力損失越小越好,否則加大儀表口徑不僅增加設(shè)備費(fèi)用,同時(shí)大口徑儀表在小流量下運(yùn)行會(huì)增加測量誤差。

(3)在系統(tǒng)剛開始運(yùn)行時(shí),儀表讀數(shù)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象,這是由于我們?nèi)圆捎镁W(wǎng)式過濾器,系統(tǒng)阻塞,阻力過大的結(jié)果。我們在流量計(jì)前安裝BPZL型電動(dòng)過濾器,它既有加溫功能,又有過濾效果,保證了供油管線的暢通。

在上述工藝過程中使用質(zhì)量流量計(jì)后,使渣油與富氧空氣的切換成為自動(dòng)控制,渣油的流量均勻、穩(wěn)定、?，F(xiàn)場環(huán)境清潔。減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,縮短了純滯后時(shí)間,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

自使用質(zhì)量流量計(jì)以來,經(jīng)數(shù)次實(shí)數(shù)標(biāo)定,精度符合生產(chǎn)要求,我們認(rèn)為科里奧利質(zhì)量流量計(jì)具有測量精度高、穩(wěn)定性好、操作簡便等特點(diǎn),是一種比較理想的測量高溫渣油流量的儀表。不僅如此,對(duì)于化工、冶金生產(chǎn)中的其它一些高溫、高粘度、易結(jié)晶的流體的測量也提供了一條成功的經(jīng)驗(yàn)。