摘要:介紹了硫磺制酸裝置各種介質(zhì)流量計(jì)的選型及使用情況,探討了流量計(jì)應(yīng)用的考量點(diǎn)、流量計(jì)檢定及能源計(jì)量的合規(guī)性等多方面問題。實(shí)踐證明:自動(dòng)化儀表控制是減少裝置安全風(fēng)險(xiǎn)的根本性手段。自動(dòng)化儀表方案一定要簡單有效,配置的檢測設(shè)備要能很好適應(yīng)所測量的環(huán)境，最好能達(dá)到3年免維護(hù)穩(wěn)定可靠運(yùn)行,并且價(jià)格不高。
流量、物位、溫度、壓力是過程控制的四大參數(shù),但流量的測量最為復(fù)雜。如何選用好流量計(jì)一直是行業(yè)難點(diǎn)。流量計(jì)相關(guān)的理論書籍很多,產(chǎn)品資料也很豐富，一方面很好地指導(dǎo)了流量計(jì)的應(yīng)用,另一方面也容易產(chǎn)生選用流量計(jì)上的困惑。借鑒各行業(yè)積累的成功應(yīng)用案例，是減小選用風(fēng)險(xiǎn)最為有效的途徑。如選用的儀表能一步測量到位、長期穩(wěn)定運(yùn)行，不僅能提高生產(chǎn)控制的安全可靠性，還能有效控制環(huán)保指標(biāo)，節(jié)能降耗。
硫磺制酸裝置涉及的流量測量有工藝水、循環(huán)水、生活水、脫鹽水、污水、硫酸銨、硫酸鈉、液氨(氣液混合氨)、液體硫磺、130℃以下硫酸、230℃以下硫酸、低壓蒸汽、中壓蒸汽、壓縮空氣、儀表空氣、主風(fēng)機(jī)風(fēng)量、尾氣等。
1各介質(zhì)流量計(jì)的選用
1.1工藝水、循環(huán)水、生活水流量測量
工藝水、循環(huán)水、生活水流量測量可選用差壓類、電磁類、渦街類、旋翼螺翼類、渦輪類、超聲波等流量計(jì)。
水類介質(zhì)一般不復(fù)雜，旋翼螺翼流量計(jì)(或帶傳訊裝置)和電磁流量計(jì)是較好的選擇。旋翼螺翼流量計(jì)阻力小，較為節(jié)能，量程比在100以上,有的甚至達(dá)到250。在水流量大范圍變化時(shí)也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量，其壽命一般超過10年,基本免維護(hù)。旋翼螺翼流量計(jì)價(jià)格便宜，是電磁流量計(jì)的1/2以下。
其他類型流量計(jì)量程比都比較小,一般在30以下;有的價(jià)格高，有的需要維護(hù)，有的有可動(dòng)部件。旋翼螺翼流量計(jì)也有可動(dòng)部件,但大品牌壽命一般在10年以上。
對(duì)于DN800以上大口徑流量測量,如輸送泵帶變頻裝置可靠又節(jié)能;如選國產(chǎn)產(chǎn)品,建議做好表頭備件。如對(duì)管路阻力不敏感，可考慮選用孔板流量計(jì),其測量系統(tǒng)便宜。選超聲波流量計(jì)要慎重，因?yàn)楣艿赖慕Y(jié)垢、銹蝕和腐蝕極可能造成超聲波失信或信號(hào)品質(zhì)差,從而導(dǎo)致測量失靈。
1.2污水流量測量
污水流量測量可選電磁流量計(jì)、差壓類流量計(jì)、超聲波流量計(jì)。硫酸的污水流量變化較大，推薦選用電磁流量計(jì),其電極材質(zhì)可考慮選用哈氏合金、鉭。
1.3脫鹽水流量測量
脫鹽水流量測量可選用差壓類流量計(jì)、旋渦類流量計(jì)。差壓類流量計(jì)如孔板或噴嘴流量計(jì)價(jià)格便宜,如量程比要求不高,可以選用。旋渦流量計(jì)使用過十幾臺(tái)該類型的流量計(jì),歷經(jīng)10多年沒有一臺(tái)出現(xiàn)問題，該流量計(jì)還可以耐受程度的振動(dòng)。對(duì)電導(dǎo)率較高的脫鹽水,也有建議選用電容式電磁流量計(jì)。
1.4硫酸銨、硫酸鈉流量測量
硫酸銨、硫酸鈉流量測量可選用電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)可增選密度輸出,對(duì)硫酸銨、硫酸鈉的操作指標(biāo)控制有幫助。不過結(jié)垢對(duì)質(zhì)量流量計(jì)密度測量影響比較明顯，需定期清理，比如配管增加熱水或蒸汽的沖洗接口。
1.5氨流量測量
氨屬于價(jià)值較高的介質(zhì)，且易氣化,建議氨流量測量直接選用質(zhì)量流量計(jì)。該流量計(jì)不僅準(zhǔn)確，且量程比高。選用前需對(duì)氨的壓力和溫度作細(xì)致考證。如確定氨存在氣液混相,建議選質(zhì)量流量計(jì),流量大時(shí)還需多個(gè)流量計(jì)并聯(lián)使用。
1.6液體硫磺流量測量
液體硫磺流量測量可選用質(zhì)量流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、楔式流量計(jì)、渦街流量計(jì)等。如該流量計(jì)長期測量穩(wěn)定準(zhǔn)確，可為有效預(yù)防升華硫提供條件，也便于核算消耗。
有資料或?qū)|(zhì)量.流量計(jì)有如下使用要求:需要加支撐,手不能摸,風(fēng)吹大了有影響,不能有安裝應(yīng)力。實(shí)際這些要求都可忽略,現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中幾乎沒有這么理想的條件。
轉(zhuǎn)子流量計(jì)容易出現(xiàn)卡澀。設(shè)備供應(yīng)商可以對(duì)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以解決轉(zhuǎn)子流量計(jì)卡澀的問題。
超聲波流量計(jì)國外有應(yīng)用業(yè)績,施工安裝稍顯麻煩，且價(jià)格較高。
楔式流量計(jì)因采用差壓原理，會(huì)有零漂,量程比偏低,正確率也不太高。
渦街流量計(jì)最好選用響應(yīng)速度快,結(jié)構(gòu)簡單，精度尚可。如是卡片式，可不需要夾套口。渦街流量計(jì)是以上流量計(jì)中價(jià)格最便宜的，可測量量程比在10以上;如表頭質(zhì)量好,可實(shí)現(xiàn)3年免維護(hù)運(yùn)行。限于雷諾數(shù)考慮,表壓損稍大。
1.7130℃以下硫酸、230℃以下硫酸流量測量
130℃以下硫酸流量測量可采用電磁流量計(jì)，正確穩(wěn)定。也可采用質(zhì)量流量計(jì),但價(jià)格較高。
230℃以下硫酸流量測量可采用超聲波流量計(jì)、多孔孔板流量計(jì)。
1.8低壓蒸汽、中壓蒸汽流量測量
低壓蒸汽、中壓蒸汽流量測量可采用的流量計(jì)有差壓類(孔板、多孔孔板、噴嘴、德爾塔巴、阿牛巴、V錐)流量計(jì)、渦街流量計(jì)。
如需要測量范圍大、測量精度高,450℃以下蒸汽流量測量優(yōu)先選用渦街流量計(jì),如測量元件需要檢定，則選標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴類流量計(jì)�，F(xiàn)在使用文丘里流量計(jì)的用戶已經(jīng)很少了。如溫度太高,口徑太大,特別是飽和蒸汽并需要檢定，選擇噴嘴流量計(jì)。
如是生產(chǎn)操作控制需要，則以上流量計(jì)均可作為選用對(duì)象。但不推薦DN150以下選用差壓類流量計(jì)。該類流量計(jì)價(jià)格較高、測量范圍窄、精度較低。曾遇到這種情況:蒸汽管道DN150選用了多參量阿牛巴流量計(jì)，該流量計(jì)量程差壓不足1kPa,使用時(shí)出現(xiàn)測量波動(dòng)范圍大(0.5~6.0t/h)，物流核算偏大或不穩(wěn)定;換成進(jìn)口渦街流量計(jì)后，流量基本穩(wěn)定在2.2t/h,完全符合工藝狀態(tài)，物流核算也準(zhǔn)確,該流量計(jì)價(jià)格還便宜。但如下情況可以直接選高壓差標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì):流量波動(dòng)范圍不大、對(duì)壓損不敏感、精度要求不高、要求投資成本低。
1.9主風(fēng)機(jī)風(fēng)量、尾氣流量測量
主風(fēng)機(jī)風(fēng)量、尾氣流量測量建議直接選巴類流量計(jì)。巴類流量計(jì)一般壓差大、測量穩(wěn)定性好、適應(yīng)流態(tài)好、數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確。
巴類流量計(jì)壓損低，在大流量測量中,極低的阻，力降具備很大運(yùn)行效益。不建議選多孔板、V錐、孔板等高壓差類型產(chǎn)品。尾氣在線分析往往使用皮托管測量流量，測量值多只有實(shí)際值的65%。能不能用該類流量計(jì)測量值得分析探討。建議選巴類流量計(jì)。其有均壓結(jié)構(gòu),容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量。
1.10壓縮空氣、儀表空氣流量測量
壓縮空氣、儀表空氣流量測量可選用渦街流量計(jì),最好減小--級(jí)選型。該類流量計(jì)價(jià)格不高,量程比最大。
2有關(guān)流量計(jì)應(yīng)用的探討
2.1流量計(jì)是否可用的基本考量點(diǎn)
實(shí)際流量發(fā)生變化時(shí)流量計(jì)測量的值也要相應(yīng)變化;實(shí)際流量為0時(shí),流量計(jì)測量結(jié)果也要為零(可有限切除)。無論什么產(chǎn)品，如不能連續(xù)1年以上實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)要求,產(chǎn)品質(zhì)量都值得懷疑。如產(chǎn)品經(jīng)過認(rèn)真分析整改仍然實(shí)現(xiàn)不了，就應(yīng)考慮改型或改換產(chǎn)品。
流量測量是否正常,有時(shí)受安裝因素影響。比如曾有一臺(tái)V錐流量計(jì)測量蒸汽，原來經(jīng)常出現(xiàn)蒸.汽實(shí)際流量為0時(shí)流量計(jì)測量值卻為滿值，且不隨實(shí)際蒸汽流量的變化而變化的問題。但該流量計(jì)取壓整改后恢復(fù)正常。
2.2流量計(jì)檢定
有些流量計(jì)實(shí)際.上是無法得到法定檢定結(jié)果的，比如測量蒸汽的V錐、德爾塔巴等流量計(jì),但實(shí)際應(yīng)用中仍會(huì)大量使用。一些產(chǎn)品樣本所宣稱的精度或檢定也僅限于水的標(biāo)定結(jié)果，實(shí)際精度大多沒有實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)去驗(yàn)證，也得不到蒸汽條件下的檢定證書。
2.3關(guān)于直管段
大多數(shù)流量計(jì)都需要直管段，但如果實(shí)際條件.實(shí)在不能滿足，可通過分析管路的流態(tài)、合理選型、調(diào)整施工安裝方式，實(shí)現(xiàn)較好的測量效果。
比如測量鼓風(fēng)機(jī)DNI800空氣管壓縮氣體流量，風(fēng)機(jī)出口直管段只有5m左右，進(jìn)口直管段4m左右,進(jìn)、出口管兩端都是90°彎。初始流量計(jì)安裝在出口管，流量測量值直接超過量程，后改為安裝到風(fēng)機(jī)進(jìn)口。改造后，無論采用進(jìn)口或國產(chǎn)的均速管、V錐流量計(jì)，均實(shí)現(xiàn)了很好的測量效果。再如其他管段式儀表，工藝管和流量計(jì)兩者的內(nèi)徑差或安裝錯(cuò)位大多會(huì)導(dǎo)致測量值超標(biāo)。
2.4關(guān)于差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)遠(yuǎn)沒有理論所講的那么簡單。
示例1:2種類型流量計(jì)串聯(lián)測量0.5MPa、微過熱、20t/h的蒸汽流量。兩表相距6m左右，采用同一溫度和壓力、使用相同溫壓補(bǔ)償模塊進(jìn)行補(bǔ)償。測量結(jié)果曲線見圖1。
根據(jù)物料平衡反復(fù)，渦街流量計(jì)測量的質(zhì)量流量動(dòng)態(tài)曲線比較客觀反映了蒸汽流量的變化;而V錐流量計(jì)測量的質(zhì)量流量偏大5%。說明該差壓流量計(jì)元件沒能產(chǎn)生和實(shí)際流量變化對(duì)應(yīng)的差壓。
示例2:德爾塔巴和V錐流量計(jì)串聯(lián)測量某蒸汽流量。蒸汽流量在40t/h左右時(shí)，德爾塔巴流量計(jì)測量值比V錐流量計(jì)少6t/h。根據(jù)物料平衡分析結(jié)果來看德爾塔巴流量計(jì)更準(zhǔn)確。在運(yùn)行4年后，德爾塔巴測量值出現(xiàn)下降,2個(gè)流量計(jì)測量差增加到10t/h。經(jīng)各方面檢查無明顯異常。這說明有的差壓類流量計(jì)產(chǎn)生的差壓值穩(wěn)定性不好。
示例3:某測量水流量的V錐流量計(jì)開始時(shí)測量正常,運(yùn)行3年后無法正常測量。多次檢查和調(diào)試都沒有效果,換電磁流量計(jì)后測量靈敏穩(wěn)定。這進(jìn)一步說明了差壓類流量計(jì)的復(fù)雜性。介質(zhì)流態(tài)對(duì)差壓類流量計(jì)測量結(jié)果也有巨大影響。
有推出槽管差壓式流量計(jì)，但其宣稱槽管差壓式流量計(jì)有500:1的量程比值得商榷。先不說測量元件線性度、可重復(fù)性、普適性是否都處于數(shù)學(xué)可明確表達(dá)的范圍，至少不能把差壓變送器.可測量出的差壓值，比如將幾十帕或幾百帕以下，也直接理解為能反映流量值。正如幾乎所有差壓變送器測量流量時(shí)都有零漂一樣，正負(fù)漂移都不能.當(dāng)做流量的測量值，多大的漂移不能算其實(shí)有時(shí)候很難界定。其對(duì)常用流量范圍的測量值有多大影響也不易評(píng)估。
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)應(yīng)用時(shí)最好加過濾器，以防止堵塞。
自動(dòng)化儀表控制才是減少裝置安全.風(fēng)險(xiǎn)根本性的主要手段。其中需要注意以下兩點(diǎn):
1)儀表選型要很好適應(yīng)所測量的環(huán)境，最好能達(dá)到3年免維護(hù)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，冗余的儀表也要滿足。
2)涉及聯(lián)鎖控制報(bào)警等諸多相關(guān)內(nèi)容，都需要將工作做扎實(shí)。自動(dòng)化儀表方案--定要優(yōu)化有效，配置的檢測設(shè)備最好一步到位成功運(yùn)營,且價(jià)格不高。
只有這樣，類似的安全儀表系統(tǒng)、自動(dòng)化減人才能得到公司的大力支持，國家的政策才能真正落地，企業(yè)的安全才能得到真正的、最大程度的保障。
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