計量儀表在純堿生產中的應用

　　一、引言
 

　　山東海化股份有限公司純堿廠是國家“七、五”期間重點建設項目，是國家同期建設的三大堿廠之一。原設計純堿生產能力60萬噸/年，后經多次技術改造生產能力增至280萬噸/年。主要產品為輕質純堿和重質純堿。純堿行業生產的特點是環境惡劣，腐蝕性強，易燃易爆。流體介質的總類繁多。液體介質主要有堿液、 母液、灰乳、鹽水、液氨、軟水、淡水、海水、燒堿等；氣體介質主要有蒸汽、氨氣、二氧化碳、空氣等等。流體的物理性質和化學性質相差很大，流體的輸送管道由DNl5至DNl000不等，流體流量范圍波動較大，所以在純堿行業中，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計量儀表。下面對計量儀表應用的體會和經驗作一些介紹：
 

　　二、應用計量儀表的原則
 

　　1、 計量儀表的分類
 

　　計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。山東海化純堿廠用得zui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、 流量計量儀表選型原則根據純堿行業特點，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。純堿行業中的的介質如：氨氣是易燃易爆的介質，所以選型的*步就是要考慮流量計量儀表的防爆性能。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) zui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、 計量儀表的主要技術參數：
 

　　(1)計量范圍：
 

　　計量范圍指流量計可測的zui大流量與zui小流量的范圍。
 

　　(2)量程和量程比：
 

　　計量范圍內zui大流量與zui小流量值之差稱為流量計的量程。zui大流量與zui小流量的比值稱為量程比，亦稱流量計的范圍度。
 

　　(3)允許誤差和精度等級：
 

　　計量儀表在規定的正常工作條件下允許的zui大誤差，稱為該流量儀表的允許誤差，一般用zui大相對誤差和引用誤差來表示。
 

　　流量儀表的精度等級是根據允許誤差的大小來劃分的，其精度等級有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。
 

　　(4)壓力損失 ：
 

　　壓力損失的大小是流量儀表選型的一個重要技術指標。壓力損失小，流體能消耗小，輸運流體的動力要求小，測量成本低。反之則能耗大，經濟效益相應降低。故希望流量計的壓力損失愈小愈好。
 

　　三、計量儀表應用實例：
 

　　1、 液體流量的計量：
 

　　液體介質主要分為：堿液、 母液、灰乳、鹽水、軟水、淡水、海水。
 

　　儀表選用大多是電磁流量計進行測量。在海化純堿廠，應用zui多、zui**的電磁流量計是上海光華公司的4080K，大約有230臺。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。它具有許多優點：(1)、無壓力損失。(2)測量范圍大，電磁流量變送器的口徑從2.5mm到2.6m。(3)電磁流量計測量被測流體工作狀態下的體積流量，測量原理中不涉及流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響電磁流量計精度較高。
 

　　2、 蒸汽流量的計量：
 

　　蒸汽流量的計量，在整個純堿生產中計量考核是zui重要的，這關系到產品的消耗成本核算！海化純堿廠應用較多的是差壓式流量計。差壓式流量計是目前工業生產中檢測流量zui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*符合標準節流裝置的設計要求。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。海化純堿廠大多用阿牛巴傳感器測量蒸汽流量，采用了羅斯蒙特生產的阿牛巴配智能多變量變送器MF3095，該表集差壓測量、壓力測量、溫度測量于一體，直接進行溫度、壓力補償，輸出流量，精度可達0.5級。比以往的儀表省去了壓力變送器、溫度變送器。在安裝方面，其密封點減少為常規表的1/6，維護量是原來的1/10，精度確定大大提高。
 

　　3、 氣體流量的計量：
 

　　海化純堿廠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**應用,主要是對二氧化碳、壓縮氣等氣體的計量，也是采用差壓式流量計，如：孔板流量計、彎管流量計等。孔板流量計是節流型差壓流量計，是利用對流體節流裝置施行節流產生差壓來測量流體的流量的。孔板流量計基本原理：充滿管道的流體，當它流經管道內的節流件時，流體將在節流件處形成局部收縮，因此，流速增加，靜壓力降低，在節流件前后產生了壓差。流體流量愈大，產生的壓差愈大，因而可依據壓差來衡量流量大小。這種測量方法是以流動連續性方程(質量守恒定律)和伯努力方程 (能量守恒定律)為基礎的。彎管流量計的優點：(1)結構簡單，價格合理，彎管傳感器實質上就是一個九十度標準彎頭，這是結構zui簡單的流量傳感器，在流量測量元件中再找不出比它更簡單，更實用的測量元件。(2)無任何插入件或節流件，無附加壓力損失，可大大降低流體在管道內輸送的動力消耗，節約能源；(3)可測量容易臟污、堵塞傳感器的流體。彎管傳感器由于沒有插入件和節流件，對于這些介質其適應性毫無問題，即使是長期運行也能保證彎管流量計正常工作，保證其測量精度不受影響。(4)精度高，重復性好(0.2%)。(5)彎管傳感器耐磨損，長期運行免維護。(6)適應性強、量程范圍寬。(7)直管段要求不嚴格，直管段要求不嚴格也是彎管流量計在現場使用中十分重要的優點之一。一般流量測量裝置都因為現場直管段不能滿足要求而不能進行測量或不能保證其測量精度，使用戶大傷腦筋。彎管流量計由于其特殊的測量原理在實際使用中對直管段要求不嚴，只需保證前5D后2D即可(在極限情況下可選前2D后2D，此時精度會在高流速使用時略有下降)。
 

　　四、計量儀表的管理：
 

　　儀表車間是專門負責純堿廠儀表管理的直接部門。計量儀表又是儀表車間日常管理維護儀表的重要組成部分。儀表車間在計量管理方面的主要工作：
 

　　1、 完善計量儀表管理規定及各種制度。
 

　　建立計量儀表的各種規章制度；建立計量儀表檔案庫；建立計量儀表的周檢檢修計劃庫
 

　　2、 設立專人管理計量，加強對計量儀表的巡檢和維護工作。
 

　　有專人定期巡檢和日常維護，儀表完好率：99%，儀表投用率：99%，使計量儀表能夠“穩、準、靈”。
 

　　3、 積極開展技術革新和技術改造，大提合理化建議，將車間的技術革新和技術改造與計量儀表緊密結合起來，努力提高計量儀表的度。
 

　　4、 利用**信息系統平臺對計量儀表的數據進行存儲、分析。
 

　　海化純堿廠，先后應用了PI數據庫采集系統，MES信息平臺系統；這樣對于計量條件有所大大改善，主要是采用人工抄表或單位報量的方式進行管理，效率低，準確性差。采用MES后，實現了公用工程管理系統的網絡化、模型化、實時化，為純堿生產成本核算、經濟技術指標統計系統提供了基礎數據。
 

　　五、結束語：
 

　　計量儀表的應用是一項技術性、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，弄清測量對象的工藝狀況，只有這樣應用計量儀表才能經濟、實用、可靠，才能更好地為純堿生產服務！