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液氨流量计量时显示示值跳跃
点击次数:534 发布时间:2014-10-27

提问
    用DN25科氏力流量计测量液氨流量,仪表显示的流体密度为610kg/m3时,流量示值稳定;密度在280~610kg/m3之间变化时,流量示值跳跃。流量计安装和管道走向如图所示。

分析
    (1)流量示值跳跃的原因
    提问者要解决的间题是科氏力质量流量计示值稳定性问题。
    图中的科氏力质量流量计CMF,自带被测流体密度显示。提问者介绍,密度显示正常时,流量显示也正常;而密度下跌到280kg/m3时,质量流量显示也下跌,此时的流量示值准与不准也不清楚。
    这个问题的实质是两相流流量测量问题。在液氨含气率高时,质量流量示值小,流体密度小得更严重,所以体积流量增大。
(2)液氨中含气率估算
    从气液混合物含气率定义可推导出式((4.29):*;
                                Rvρw+(1-Rv)ρL=ρf
式中Rv流体中气相所占的体积比,M3/M3;
    ρw—流体中气相当前的密度,kg/ m3 ;
    ρL—流体中液相当前的密度,kg/m3 ;
    ρf—气液混合物当前的密度,kg/m3
    从图可看出,这是一个发送方利用储罐中的气液相平衡压力将罐内液氨送到接收方缓冲罐的流程。储罐内气相压力p与气液分界面上的温度t处于气液平衡状态,夏季由于环境温度较高,储罐内流体温度相应较高,气液相平衡压力p也较高。冬季则较低。
    提问者介绍,流量示值稳定的时候,科氏力流量计显示的流体密度为610kg/m3,温度约200C,查相关手册知,氨在纯度较高时,20℃所对应的气液相平衡压力为0. 857MPa,此时的液相密度
                                  ρL=610. 28 kg/m3
    此时的气相密度                ρW=6. 707 kg/m3
    假定ρf=280 kg/m3时,流体温度保持不变,则将上述3个密度数据代入式得:
                                    Rv=54. 7%
    上面的估算含有一些误差,因为科氏力流量计测量管内出口端和进口端的压力不同,流体温度和气液相的密度也随之变化,但在pf=280 kg/m3时含气率高这个结论还是正确的。
(3)液氨中气体的生成
    假定发送方储罐中的液氨温度与环境温度相等,但液氨在从储罐流向下游的液氨缓冲罐过程中,在阀门V1:仪表CMF以及管道上总是有压力损失,液氨在沿着管道爬高6m时,也会因流体静力学原因而出现36. 6kPa的压降(含气率为0时的数值),压力的降低对应着一个液氨温度的降低,也对应着一定数量液氨蒸发,由液态变成气态,这是气体生成的*个原因。
    第二个原因是因为液氨温度降低后,与周围环境温度出现温差,从而有一定数量的热量被处于气液平衡状态的液氨所吸收,引起液氨蒸发变成气相。
(4)仪表的适应能力
    制造厂在产品样本中声称,用来测量液体的科氏力质量流量计,能保证测量度。但这是有限度的,2400S型含气率能达到30%只能达到5% (V/V)。在本实例中,根据提问者提供的数据估算,在这样的条件下,流量示值将产生很大误差。
处理方法
(1)流量计安装位置前移
    管道中的气态氨是在液氨输送过程中逐渐生成并流向下游的缓冲罐的。其实,液氨在从储罐底部刚刚流出时,管道内并无气体,.不仅如此,此处的液氨还有一定的过冷深度,因为此处位于气液分界面以下约1m,由于流体静力学的原因,分界面以下每过1m高度差,流体静压就升高5. 98kPa(液氨密度以610kg/m3计)。所以,将流量计的安装位置前移,能有效地减少流量计测量管内流体的含气率。
(2)避免用流量计前的阀门控制流量
    在图4.45中,缓冲罐上方有一台控制阀V2,用于控制进人缓冲罐的流量。在储罐的出口有一台阀V1。正确的做法是将V1开足,而且流量计前的任何一段输送管道内不能有大的阻力,用V2控制流量。
    如果将阀V1关小,将会使流量计测量管内压力大幅度降低,含气率大幅度升高。
(3)注意管道绝热保温
    液氨在管道内从储罐流到缓冲罐,沿途经管壁从大气吸收热量,含气率逐渐升高,改善管道和管件的保温,有利于降低含气率。
反馈的信息
    提问者后来利用停车检修机会从液氮总管上开口取氨,科氏力流量计显示的密度值稳定在510~610kg/m3,流量示值也较稳定。流体温度稳定在20℃左右。ρ=510 kg/m3时,用式(4.29)计算,对应含气率为16.6%,比改装前大幅度降低。
讨论
    本节和4.29节所讨论的都是液氨流量计量问题。在流量测量中,液氨和其他高饱和蒸气压的液体一样,是难度极高的被测介质,如果处理的不好,涡轮流量计、涡街流量计、差压流量计等绝大多数流量计都会败下阵来.老式的科氏力流量计,液体中含有百分之几的气体(体积比)已经产生显著的流量测量误差,改进后的产品如前述的2400S型,容忍的含气率能达到30% (V/V).即使如此,也还是要设法降低流体流过测量管的液体的含气率。
    各个品牌不同型号规格的科氏力质量流量计,能够容忍的液体含气率各不相同.具体选用的科氏力流量计产品能耐多高的含气率,需向供应商作咨询,并在采购前签好技术协议。

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