dn65一體式電磁流量計在淡濃堿生產(chǎn)中流量測量的案例分析
點(diǎn)擊次數：1637 發(fā)布時(shí)間：2021-01-01 13:43:08
本文為針對產(chǎn)氯堿10萬(wàn)t的大型化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的分析,本化工廠(chǎng)長(cháng)期以來(lái)一直采用槽位計算法來(lái)進(jìn)行淡、濃堿產(chǎn)量的測量，因為貯槽的橫截面較大，標尺分度準確度較差，導致計算出來(lái)的產(chǎn)量的準確性很不穩定，但又無(wú)法做到時(shí)時(shí)計算，對淡、濃堿的產(chǎn)量難以控制，此問(wèn)題困擾生產(chǎn)部門(mén)很久，一直未得到有效解決。2000年公司在擴大產(chǎn)能的時(shí)候，為了解決這個(gè)問(wèn)題，達到精確計量淡、濃堿產(chǎn)量的目的，新上了兩臺dn65一體式電磁流量計。但是很快發(fā)現，在測量過(guò)程中，偶爾也會(huì )出現計量不準的問(wèn)題。公司組織技術(shù)人員對于原因進(jìn)行探究，得到出的結論，許多問(wèn)題的產(chǎn)生不單單從儀表本身引起的，許多外部的工況環(huán)境也是引發(fā)計量不準的重要原因，只有這樣，才能做到標本兼治，從根本上解決儀表測量不準的問(wèn)題。
對于流量?jì)x表來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品在投入生產(chǎn)后由于使用條件的限制很難對它進(jìn)行檢定與校準,因而精心地安裝與正確地使用是保證計量準確可靠的先決條件。
本文即是針對于dn65一體式電磁流量計儀表的測量特點(diǎn)和在生產(chǎn)中應用中出現的問(wèn)題進(jìn)行分析，找出產(chǎn)生問(wèn)題的原因，這一方法對于其他的用戶(hù)也有一定的借鑒意義。
1、dn65一體式電磁流量計的測量原理
dn65一體式電磁流量計是基于法拉*電磁感應定律的原理工作的。被測介質(zhì)應是導電液體。在垂直于介質(zhì)流向的一個(gè)區間里存在由變送器所產(chǎn)生的磁感應強度為B的穩定磁場(chǎng),平均流速為v的導電流體在流經(jīng)磁場(chǎng)區域時(shí),作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)。于是在與管道橫截面平行且垂直于磁力線(xiàn)方向的兩根檢測電*上,就產(chǎn)生了感應電壓U。根據電磁感應定律得出:
U= k B v D (1)
式(1)中:U為感應電壓;k為儀表常數;B為磁感應強度;v為介質(zhì)的平均流速;D為儀表管內直徑。
由公式(1)可知,B和D是不變的,k為一常數。因而U只與v成正比,只要測出感應電壓U的大小,就能測出介質(zhì)的平均流速v。流體的體積流量公式為:
其中:Q為介質(zhì)的體積流量。
根據公式(2)可知Q與v是成正比的一一對應函數,那么U與Q也是成正比的一一對應函數,即測出了感應電壓U也就測出了介質(zhì)的體積流量Q。
2、dn65一體式電磁流量計的優(yōu)點(diǎn)
(1)dn65一體式電磁流量計管內無(wú)節流或可動(dòng)部件,無(wú)壓力損失,節約能源。特別適用于測量液固兩相介質(zhì)(如懸浮液體)。
(2)只有襯里和電*與介質(zhì)接觸,只要選好兩種材料,就可達到防腐防磨的目的,長(cháng)時(shí)間使用,儀表準確度不會(huì )降低,與橢圓齒輪流量計相比,其準確度的穩定性要好得多。
(3)測量時(shí)只與介質(zhì)的平均流速有關(guān),而與介質(zhì)的流態(tài)(層流或紊流)、溫度、粘度、密度、壓力及電導率(在一定范圍內)的變化無(wú)關(guān)。因此,dn65一體式電磁流量計只需用水標定后,就可用它測量其它導電液體或固液兩相介質(zhì)的流量,而無(wú)需修正。
(4)量程比寬,可達1 100,而且可以任意改變量程。
(5)無(wú)機械慣性,反應靈敏,可測量瞬時(shí)脈動(dòng)流;且線(xiàn)性好,可直接等分刻度。
(6)從檢測電*向前,只需5 D的直管段,不需太大的安裝空間。而其它流量計一般需要10 D或10 D以上的直管段,對安裝空間要求較嚴,否則無(wú)法保證測量準確度。
3、dn65一體式電磁流量計的安裝
(1)從理論上講,傳感器可以安裝在運行管道的任何位置。但要求傳感器內必須完全充滿(mǎn)介質(zhì),這一條至關(guān)重要。檢測電*的軸線(xiàn)應處于水平位置,以防粘污,并能排除由氣泡接觸引起的損失。
(2)傳感器的周?chē)荒苡休^強的干擾電磁場(chǎng)。
(3)傳感器及其密封件、接地環(huán)的安裝要與管道同心,不能向內凸出。
(4)測量準確度與傳感器的接地效果有很大關(guān)系,dn65一體式電磁流量計對外加電勢的干擾很敏感。因而它的接地電*必須是獨立接地*。接地的目的是讓流經(jīng)傳感器內的導電流體與地等電位,而不是管道壁接地。
4、dn65一體式電磁流量計的選型、安裝及使用情況
4.1 dn65一體式電磁流量計的選型原則
(1)考慮口徑與量程,dn65一體式電磁流量計的量程雖然是任意設定的,但其設定的范圍受口徑的限制。量程的設定要考慮正常流量超過(guò)滿(mǎn)量程的一半,這樣的測量精度才高。流速一般選擇2～ 4 m/s,如介質(zhì)易磨損電*,可選擇稍低的流速;如介質(zhì)較易粘附,可選擇適當稍高的流速。綜合考慮后根據流率表選擇儀表的口徑。
(2)考慮介質(zhì)的壓力、溫度及腐蝕性,依此選擇不同的內襯和電*材料。
4.2 我公司的具體選擇與安裝
由于被測介質(zhì)是溫度低于100的淡堿和濃堿,對不銹鋼電*的腐蝕很微弱,但對各種橡膠類(lèi)內襯有腐蝕作用,因而我們選用聚四氟乙烯內襯?？紤]到以后再擴產(chǎn),我們將口徑選為150 mm。我公司具體所選用的dn65一體式電磁流量計規格型號為:K300-(150)11431021,口徑為150 mm,標準型,鉬二鈦電*,聚四氟乙烯內襯,*高工作壓力1.6 MPa,無(wú)接地環(huán),輸出4～ 20 mA,準確度等級1.0級。安裝在水平管道上,前后有足夠長(cháng)的直管段,接地*獨立,接地良好。
用于輸送淡堿的泵有2臺,量程都是100 m3/h,揚程50 m,采用單泵間斷方式輸送淡堿。流量計的量程設定為160 m3/h。從流率表上查出口徑150mm、平均流速v= 1 m/s時(shí)的流量為63.617 m3/h。
m/s,稍偏低。如將流量計量程改為250 m3/h,雙泵同時(shí)開(kāi)時(shí)正常流量在200 m3/h連續輸送,效果可能會(huì )更好。但由于產(chǎn)量限制只能間斷輸送。
4.3 以淡堿流量計為例說(shuō)明流量計的使用情況
流量計剛投入使用時(shí),與槽位推算的數進(jìn)行比較,每班表計產(chǎn)量與推算產(chǎn)量?jì)H差1 t,誤差較小。而在以后的幾個(gè)月中卻發(fā)現有較大的偏差。表1是半年的表計產(chǎn)量(折100%)與推算產(chǎn)量(折100%)的比較。
從表1可以看出,開(kāi)始安裝流量計時(shí)的1月份,表計與推算的差不大,全月僅差101.1 t。這里是把推算數當作標準了,其實(shí)推算數的誤差較大,差的這101 t很難說(shuō)是什么原因造成的。而2月份的差值卻大得驚人,達1 133.7 t,4～ 6月又成了負偏差。
我們先從流量計的安裝與參數設定等情況查找原因,沒(méi)發(fā)現問(wèn)題。于是我們又找來(lái)原始記錄進(jìn)行認真地分析,終于找出了出現偏差的原因。原來(lái)在2月份因燒堿產(chǎn)量有所擴大又新上了一臺200 m3/h的淡堿泵,排序為1#泵。從電解工段2月份的交接班記錄上查到:
2月1日8～ 16點(diǎn):3#泵改為2#;
2月4日8～ 16點(diǎn):2#泵改為1#;
2月7日8～ 16點(diǎn):1#泵改為2#;
2月9日8～ 16點(diǎn):2#泵改為3#;
而1#泵為200 m3/h,2#、3#泵為100 m3/h。
從蒸發(fā)工段的運行日志上查到:
2月3日:全天表計淡堿產(chǎn)量876 m3;
2月4日:全天表計淡堿產(chǎn)量2 298 m3;
2月5日:全天表計淡堿產(chǎn)量3 305 m3;
2月6日:全天表計淡堿產(chǎn)量3 028 m3;
2月7日:全天表計淡堿產(chǎn)量1 695 m3;
2月8日:全天表計淡堿產(chǎn)量962 m3。
兩處記錄對照可以看出,200 m3/h大泵的投運時(shí)間是2月4～ 7日,淡堿流量非常大,是正常量的近4倍。2月7日白班改用2#泵即100 m3/h泵后流量才在8日恢復正常。這說(shuō)明儀表超量程是造成誤差很大的原因,此時(shí)儀表已經(jīng)無(wú)法使用。由于工藝人員對儀表不了解,在增加大泵時(shí)沒(méi)有及時(shí)通知儀表人員改儀表量程。直到3月中旬儀表人員查出原因后,用倍增法將量程改到320 m3/h,這樣才滿(mǎn)足了大泵的要求,而對小泵來(lái)說(shuō)單泵打液量?jì)H為滿(mǎn)量程的30%,又造成在開(kāi)小泵時(shí)儀表計量偏低,因而造成4～ 6月的負偏差。直到7月將量程再改到250 m3/h,并規定開(kāi)大泵時(shí)只開(kāi)1個(gè),開(kāi)小泵時(shí)2泵同時(shí)開(kāi)。
通過(guò)對下半年幾個(gè)月表計產(chǎn)量及推算產(chǎn)量的跟蹤分析,我們認為取得了比較好的效果。每月兩數偏差在100 t以?xún)?一般是表計產(chǎn)量偏高。分析原因可能是流量計安裝在水平管線(xiàn)上,但由于管線(xiàn)長(cháng)達數百米,安裝處不一定是管線(xiàn)的較低點(diǎn),在開(kāi)停泵時(shí)很可能有不滿(mǎn)管現象,造成計量偏高。隨著(zhù)產(chǎn)量的進(jìn)一步擴大,到可以連續開(kāi)泵輸堿時(shí),計量準確度會(huì )更高。
5、結論
從以上分析可知,即便是準確度再高的dn65一體式電磁流量計,也必須正確地使用。流量計不準并不一定是儀表本身的原因,與使用過(guò)程有很大的關(guān)系,甚至是決定因素。儀表維護人員在選擇、使用、維護儀表時(shí),不能單從儀表本身考慮,而要全面考慮工藝、設備等方面的性能是否滿(mǎn)足儀表正常使用時(shí)的要求。只有這樣才能發(fā)揮每臺儀表應有的功能,為生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)提供準確可靠的計量數據。
對于流量?jì)x表來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品在投入生產(chǎn)后由于使用條件的限制很難對它進(jìn)行檢定與校準,因而精心地安裝與正確地使用是保證計量準確可靠的先決條件。
本文即是針對于dn65一體式電磁流量計儀表的測量特點(diǎn)和在生產(chǎn)中應用中出現的問(wèn)題進(jìn)行分析，找出產(chǎn)生問(wèn)題的原因，這一方法對于其他的用戶(hù)也有一定的借鑒意義。
1、dn65一體式電磁流量計的測量原理
dn65一體式電磁流量計是基于法拉*電磁感應定律的原理工作的。被測介質(zhì)應是導電液體。在垂直于介質(zhì)流向的一個(gè)區間里存在由變送器所產(chǎn)生的磁感應強度為B的穩定磁場(chǎng),平均流速為v的導電流體在流經(jīng)磁場(chǎng)區域時(shí),作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)。于是在與管道橫截面平行且垂直于磁力線(xiàn)方向的兩根檢測電*上,就產(chǎn)生了感應電壓U。根據電磁感應定律得出:
U= k B v D (1)
式(1)中:U為感應電壓;k為儀表常數;B為磁感應強度;v為介質(zhì)的平均流速;D為儀表管內直徑。
由公式(1)可知,B和D是不變的,k為一常數。因而U只與v成正比,只要測出感應電壓U的大小,就能測出介質(zhì)的平均流速v。流體的體積流量公式為:
其中:Q為介質(zhì)的體積流量。
根據公式(2)可知Q與v是成正比的一一對應函數,那么U與Q也是成正比的一一對應函數,即測出了感應電壓U也就測出了介質(zhì)的體積流量Q。
2、dn65一體式電磁流量計的優(yōu)點(diǎn)
(1)dn65一體式電磁流量計管內無(wú)節流或可動(dòng)部件,無(wú)壓力損失,節約能源。特別適用于測量液固兩相介質(zhì)(如懸浮液體)。
(2)只有襯里和電*與介質(zhì)接觸,只要選好兩種材料,就可達到防腐防磨的目的,長(cháng)時(shí)間使用,儀表準確度不會(huì )降低,與橢圓齒輪流量計相比,其準確度的穩定性要好得多。
(3)測量時(shí)只與介質(zhì)的平均流速有關(guān),而與介質(zhì)的流態(tài)(層流或紊流)、溫度、粘度、密度、壓力及電導率(在一定范圍內)的變化無(wú)關(guān)。因此,dn65一體式電磁流量計只需用水標定后,就可用它測量其它導電液體或固液兩相介質(zhì)的流量,而無(wú)需修正。
(4)量程比寬,可達1 100,而且可以任意改變量程。
(5)無(wú)機械慣性,反應靈敏,可測量瞬時(shí)脈動(dòng)流;且線(xiàn)性好,可直接等分刻度。
(6)從檢測電*向前,只需5 D的直管段,不需太大的安裝空間。而其它流量計一般需要10 D或10 D以上的直管段,對安裝空間要求較嚴,否則無(wú)法保證測量準確度。
3、dn65一體式電磁流量計的安裝
(1)從理論上講,傳感器可以安裝在運行管道的任何位置。但要求傳感器內必須完全充滿(mǎn)介質(zhì),這一條至關(guān)重要。檢測電*的軸線(xiàn)應處于水平位置,以防粘污,并能排除由氣泡接觸引起的損失。
(2)傳感器的周?chē)荒苡休^強的干擾電磁場(chǎng)。
(3)傳感器及其密封件、接地環(huán)的安裝要與管道同心,不能向內凸出。
(4)測量準確度與傳感器的接地效果有很大關(guān)系,dn65一體式電磁流量計對外加電勢的干擾很敏感。因而它的接地電*必須是獨立接地*。接地的目的是讓流經(jīng)傳感器內的導電流體與地等電位,而不是管道壁接地。
4、dn65一體式電磁流量計的選型、安裝及使用情況
4.1 dn65一體式電磁流量計的選型原則
(1)考慮口徑與量程,dn65一體式電磁流量計的量程雖然是任意設定的,但其設定的范圍受口徑的限制。量程的設定要考慮正常流量超過(guò)滿(mǎn)量程的一半,這樣的測量精度才高。流速一般選擇2～ 4 m/s,如介質(zhì)易磨損電*,可選擇稍低的流速;如介質(zhì)較易粘附,可選擇適當稍高的流速。綜合考慮后根據流率表選擇儀表的口徑。
(2)考慮介質(zhì)的壓力、溫度及腐蝕性,依此選擇不同的內襯和電*材料。
4.2 我公司的具體選擇與安裝
由于被測介質(zhì)是溫度低于100的淡堿和濃堿,對不銹鋼電*的腐蝕很微弱,但對各種橡膠類(lèi)內襯有腐蝕作用,因而我們選用聚四氟乙烯內襯?？紤]到以后再擴產(chǎn),我們將口徑選為150 mm。我公司具體所選用的dn65一體式電磁流量計規格型號為:K300-(150)11431021,口徑為150 mm,標準型,鉬二鈦電*,聚四氟乙烯內襯,*高工作壓力1.6 MPa,無(wú)接地環(huán),輸出4～ 20 mA,準確度等級1.0級。安裝在水平管道上,前后有足夠長(cháng)的直管段,接地*獨立,接地良好。
用于輸送淡堿的泵有2臺,量程都是100 m3/h,揚程50 m,采用單泵間斷方式輸送淡堿。流量計的量程設定為160 m3/h。從流率表上查出口徑150mm、平均流速v= 1 m/s時(shí)的流量為63.617 m3/h。
m/s,稍偏低。如將流量計量程改為250 m3/h,雙泵同時(shí)開(kāi)時(shí)正常流量在200 m3/h連續輸送,效果可能會(huì )更好。但由于產(chǎn)量限制只能間斷輸送。
4.3 以淡堿流量計為例說(shuō)明流量計的使用情況
流量計剛投入使用時(shí),與槽位推算的數進(jìn)行比較,每班表計產(chǎn)量與推算產(chǎn)量?jì)H差1 t,誤差較小。而在以后的幾個(gè)月中卻發(fā)現有較大的偏差。表1是半年的表計產(chǎn)量(折100%)與推算產(chǎn)量(折100%)的比較。
從表1可以看出,開(kāi)始安裝流量計時(shí)的1月份,表計與推算的差不大,全月僅差101.1 t。這里是把推算數當作標準了,其實(shí)推算數的誤差較大,差的這101 t很難說(shuō)是什么原因造成的。而2月份的差值卻大得驚人,達1 133.7 t,4～ 6月又成了負偏差。
我們先從流量計的安裝與參數設定等情況查找原因,沒(méi)發(fā)現問(wèn)題。于是我們又找來(lái)原始記錄進(jìn)行認真地分析,終于找出了出現偏差的原因。原來(lái)在2月份因燒堿產(chǎn)量有所擴大又新上了一臺200 m3/h的淡堿泵,排序為1#泵。從電解工段2月份的交接班記錄上查到:
2月1日8～ 16點(diǎn):3#泵改為2#;
2月4日8～ 16點(diǎn):2#泵改為1#;
2月7日8～ 16點(diǎn):1#泵改為2#;
2月9日8～ 16點(diǎn):2#泵改為3#;
而1#泵為200 m3/h,2#、3#泵為100 m3/h。
從蒸發(fā)工段的運行日志上查到:
2月3日:全天表計淡堿產(chǎn)量876 m3;
2月4日:全天表計淡堿產(chǎn)量2 298 m3;
2月5日:全天表計淡堿產(chǎn)量3 305 m3;
2月6日:全天表計淡堿產(chǎn)量3 028 m3;
2月7日:全天表計淡堿產(chǎn)量1 695 m3;
2月8日:全天表計淡堿產(chǎn)量962 m3。
兩處記錄對照可以看出,200 m3/h大泵的投運時(shí)間是2月4～ 7日,淡堿流量非常大,是正常量的近4倍。2月7日白班改用2#泵即100 m3/h泵后流量才在8日恢復正常。這說(shuō)明儀表超量程是造成誤差很大的原因,此時(shí)儀表已經(jīng)無(wú)法使用。由于工藝人員對儀表不了解,在增加大泵時(shí)沒(méi)有及時(shí)通知儀表人員改儀表量程。直到3月中旬儀表人員查出原因后,用倍增法將量程改到320 m3/h,這樣才滿(mǎn)足了大泵的要求,而對小泵來(lái)說(shuō)單泵打液量?jì)H為滿(mǎn)量程的30%,又造成在開(kāi)小泵時(shí)儀表計量偏低,因而造成4～ 6月的負偏差。直到7月將量程再改到250 m3/h,并規定開(kāi)大泵時(shí)只開(kāi)1個(gè),開(kāi)小泵時(shí)2泵同時(shí)開(kāi)。
通過(guò)對下半年幾個(gè)月表計產(chǎn)量及推算產(chǎn)量的跟蹤分析,我們認為取得了比較好的效果。每月兩數偏差在100 t以?xún)?一般是表計產(chǎn)量偏高。分析原因可能是流量計安裝在水平管線(xiàn)上,但由于管線(xiàn)長(cháng)達數百米,安裝處不一定是管線(xiàn)的較低點(diǎn),在開(kāi)停泵時(shí)很可能有不滿(mǎn)管現象,造成計量偏高。隨著(zhù)產(chǎn)量的進(jìn)一步擴大,到可以連續開(kāi)泵輸堿時(shí),計量準確度會(huì )更高。
5、結論
從以上分析可知,即便是準確度再高的dn65一體式電磁流量計,也必須正確地使用。流量計不準并不一定是儀表本身的原因,與使用過(guò)程有很大的關(guān)系,甚至是決定因素。儀表維護人員在選擇、使用、維護儀表時(shí),不能單從儀表本身考慮,而要全面考慮工藝、設備等方面的性能是否滿(mǎn)足儀表正常使用時(shí)的要求。只有這樣才能發(fā)揮每臺儀表應有的功能,為生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)提供準確可靠的計量數據。