飽和度高的液體用什么流量計(jì)測(cè)量

　　隨著科技不斷進(jìn)步，產(chǎn)品不斷更新，熱工儀表也在不斷的更新?lián)Q代。其中節(jié)流裝置的種類更是多到讓用戶眼花繚亂，用戶不知從何處下手選擇節(jié)流裝置的類型。今天西安華恒儀表廠家為廣大用戶帶來了飽和度高的液體用什么流量計(jì)測(cè)量的文章。

　　本節(jié)以液氨為例討論乙烯、丙稀、氯乙烯等高飽和蒸氣壓液體流量的測(cè)量。

　　液氨流量測(cè)量同前面討論過的水流量測(cè)量、油流量測(cè)量有以下兩個(gè)重大的差別。一是液氨的飽和蒸氣壓高，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，其沸點(diǎn)為－33.4℃，一次必須在壓力條件下輸送和儲(chǔ)存。二是這種流體的流量測(cè)量中容易因儀表的壓力損失而在流量計(jì)的出口處產(chǎn)生氣穴和伴隨而來的氣蝕現(xiàn)象，引起流量計(jì)示值偏高和流量一次裝置受損。液態(tài)乙烯、丙稀等流量測(cè)量中遇到的情況也相同。本節(jié)分析液氨流量測(cè)量中遇到的問題及其處理方法，對(duì)其他飽和蒸氣壓較高液體的流量測(cè)量也有參考價(jià)值。

　　（1）液氨流量測(cè)量的特點(diǎn)

　?、賰?chǔ)存在儲(chǔ)槽中液氨的氣液分界面處一般處于氣液平衡狀態(tài)。來自氨冷凝器的合成氣、氣態(tài)氨、液態(tài)氨混合物在氨分離器中進(jìn)行分離，液氨經(jīng)流量計(jì)和液位調(diào)節(jié)閥送低壓氨中間槽。

　　液氨流量測(cè)量應(yīng)盡量避免出現(xiàn)兩相流。然而接近氣液平衡狀態(tài)的液氨，在流過流量計(jì)時(shí)，如果壓頭損失較大，則很容易引起部分汽化，影響測(cè)量精確度。

　?、诹黧w密度的溫度系數(shù)較大。從液氨的＝f(t)函數(shù)表可知，在常溫條件下，液氨溫度每變化1℃，其密度變化0.2％以上。因此，液氨計(jì)量必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

　　③精確度要求高。原化工部有關(guān)文件要求，液氨計(jì)量達(dá)到1級(jí)精確度。如果不采取有效措施，是很難達(dá)到這個(gè)要求的。

　　④流體易燃易爆。儀表選型時(shí)應(yīng)選用防爆型儀表，儀表安裝、使用和維修中，都應(yīng)遵守防爆規(guī)程。

　?、荼粶y(cè)介質(zhì)有腐蝕性。氨對(duì)銅等材料有強(qiáng)烈的腐蝕作用，因此，儀表被測(cè)介質(zhì)直接接觸的部分應(yīng)能耐受氨的腐蝕，儀表的電子學(xué)部分應(yīng)有IP67及以上的防護(hù)能力，以防周圍環(huán)境中腐蝕性氣體對(duì)電子學(xué)部分的氣體腐蝕。

　?。?）氣穴和氣蝕防止流體汽化問題在液體流動(dòng)的管路中，如果某一區(qū)域的壓力降低到液體飽和蒸氣壓力之下，那么在這個(gè)區(qū)域內(nèi)液體將會(huì)產(chǎn)生氣泡，這種氣泡聚集在低壓區(qū)域附近，就會(huì)形成氣穴，發(fā)生氣穴現(xiàn)象。在裝有透明管道的試驗(yàn)裝置上，能觀察到氣穴的存在，它表現(xiàn)為在管道內(nèi)一個(gè)基本不變的區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)氣團(tuán)。

　　在水流管路中，這種氣泡所包含的主要是水蒸氣，但是由于水中溶解有一定量的氣體，所以氣泡中還夾帶有少量從水中析出的氣體。這種氣泡隨著水流達(dá)到壓強(qiáng)高的區(qū)域時(shí)，氣泡中的蒸汽會(huì)重新凝結(jié)為液體，此時(shí)氣泡會(huì)變形破裂，四周液體流向氣泡中心，發(fā)生劇烈的撞擊，壓力急劇增高，其值可達(dá)幾百個(gè)大氣壓，不斷破裂的氣泡會(huì)使流道壁面的材料受到不斷的沖擊，從而使材料受到侵蝕。如果管路上裝有流量計(jì)，則氣蝕現(xiàn)象將引起測(cè)量誤差增大，并能損壞一次裝置。氣泡從形成、增長、破裂以及造成材料侵蝕的整個(gè)過程就稱為氣蝕現(xiàn)象。

　　氣蝕現(xiàn)象與熱力學(xué)中的沸騰現(xiàn)象有所不同，兩者雖然都有氣泡產(chǎn)生，但是氣蝕起因是由于壓強(qiáng)降低，而沸騰則是由于溫度升高。

　　液氨同其他飽和蒸氣壓較高的流體一樣，在流量測(cè)量中，流量一次裝置內(nèi)或出口端極易出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。

　　處于氣液平衡狀態(tài)的流體，在溫度升高或壓力降低時(shí)，必然有部分液體發(fā)生相變。例如液氨在10℃條件下，平衡壓力為0.5951MPa。如果將壓力降低一些（例如將液氨中間槽中的氣態(tài)氨排掉一些），必然引起一定數(shù)量的液氨汽化，氣騰到氣相中。由于這一蒸發(fā)過程是從液相中吸取汽化熱，所以，汽化現(xiàn)象發(fā)生的同時(shí)，液相溫度下降，一直降低到與槽中新的壓力相對(duì)應(yīng)的平衡溫度。

　　同樣，如果為槽中的氣相提供一定冷量，則有一部分氣態(tài)氨變成液態(tài)氨，槽中氣相壓力相應(yīng)下降。

　　處于氣液平衡狀態(tài)的氨，在輸送過程中，如果溫度不變而將其壓力升高（例如用泵加壓），或者壓力不變而將其溫度降低（例如用冷卻器將液氨冷卻），則液氨進(jìn)入過冷狀態(tài)。

　　處于過冷狀態(tài)的液氨，如果壓力降低一些，只要不低于當(dāng)時(shí)液氨溫度相對(duì)應(yīng)的平衡壓力，雅安不會(huì)出現(xiàn)汽化現(xiàn)象。

　　液氨儲(chǔ)槽或中間槽，總有一定高度，在穩(wěn)態(tài)情況下，處于氣液平衡狀態(tài)的液氨，僅僅是氣液兩相分界面處的那一部分，如果槽中無冷卻管之類的附件，槽中液體的溫度可看作是均勻一致的。因此，分界面以下液位深處的液氨，由于液柱的作用使靜壓升高，所以進(jìn)入過冷狀態(tài)。離分界面越遠(yuǎn)，液氨過冷深度越深。

　　為了避免液氨流量測(cè)量時(shí)出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，選用下面的設(shè)計(jì)和安裝方法將是有效的。

　?、龠x用壓力損失較小的儀表。例如有一液氨流量測(cè)量對(duì)象的最大流量為40m3/h，選用DN50渦街流量計(jì)時(shí)的最大壓力損失為0.02MPa，比選用DN50渦輪流量計(jì)的壓力損失（為0.025MPa）小。

　?、诤侠磉x擇安裝位置。流量傳感器安裝位置應(yīng)選擇在槽的底部出口管道上。在保證直管段的前提下，與槽的出口處應(yīng)盡量近些。這樣，液氨在輸送過程中，可減少經(jīng)輸送管道從大氣中吸收熱量。同時(shí)，安裝位置應(yīng)盡量低些,這樣可提高過冷深度。

　　③將調(diào)節(jié)閥安裝在流量計(jì)后面。圖3.49所示的流程中，氨中間槽與氨分離器之間有較大差壓，此壓差絕大部分降落在調(diào)節(jié)閥上。液氨流過此閥時(shí)，壓力突然降低，一定數(shù)量的液體汽化，從而出現(xiàn)氣液兩相流，為了避免流過流量計(jì)的流體中存在兩相流，節(jié)流閥必須裝在流量計(jì)下游。如果氨分離器的液相出口配有切斷閥，則正常測(cè)量時(shí)必須將切斷閥開足。在現(xiàn)場(chǎng)曾經(jīng)發(fā)生過切斷閥逐漸關(guān)小的同時(shí)，流量計(jì)示值不僅不下降反而大幅度升高的情況，就是因?yàn)榍袛嚅y關(guān)小時(shí)，液氨迅速汽化，體積膨脹數(shù)十倍到數(shù)百倍，從而使輸出與體積流量成正比的速度式流量計(jì)輸出突然升高，出現(xiàn)短時(shí)間的虛假指示。

　?、芴岣哌^冷深度。橫河電機(jī)公司提出了該公司生產(chǎn)的YF100型渦街流量計(jì)壓力損失和不發(fā)生氣穴現(xiàn)象的管道壓力計(jì)算公式，即

　　如果能滿足式（3.85）的要求，肯定能不產(chǎn)生氣穴，但是在使用現(xiàn)場(chǎng)往往滿足不了這一要求，幸運(yùn)的是該公式的第二項(xiàng)提供了解決問題的另一個(gè)方法，即降低液體的飽和蒸氣壓。從前面分析可知，對(duì)于一種確定的液體，其飽和蒸氣壓p0是其溫度的函數(shù)，溫度越低p0越低。液氨在進(jìn)流量計(jì)前，經(jīng)適度冷卻，使溫度降低，從而p0降低，這樣，盡管流量計(jì)進(jìn)口壓力不變，也能收到不產(chǎn)生氣穴的效果。

　?。?）儀表的選型與使用

　　①渦輪流量計(jì)。在液氨流量測(cè)量中，渦輪流量計(jì)使用最為廣泛，在第3.3.2節(jié)的油品流量測(cè)量中渦輪流量計(jì)表現(xiàn)出來的優(yōu)點(diǎn)，在液氨流量測(cè)量中也都具有。尤其是其優(yōu)越的重復(fù)性為提高計(jì)量精確度奠定了基礎(chǔ)。液氨極為純凈，流量計(jì)前不一定要裝過濾器。但是其軸承材質(zhì)的選擇很值得研究，有很多氨廠使用國產(chǎn)渦輪流量計(jì)，其軸承為改性石墨，據(jù)報(bào)道效果不佳，原因是液氨對(duì)改性石墨有侵蝕性，影響使用壽命。近幾年從國外引進(jìn)的配有硬質(zhì)合金軸寶石軸承的渦輪流量計(jì)，能耐一般介質(zhì)的侵蝕合腐蝕,又耐磨，在容易汽化的液體中使用效果很好。

　　渦輪流量計(jì)的美中不足仍然是軸承的壽命，石墨軸承的正常壽命可達(dá)2年，寶石軸承壽命更長些。徹底解決這一薄弱環(huán)節(jié)的方法是改用渦街流量計(jì)。

　?、跍u街流量計(jì)。渦街流量計(jì)完全沒有可動(dòng)部件，液氨對(duì)旋渦發(fā)生體也無磨損，因此，可以說其壽命是無限的。除此之外，它還有下列優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，安裝維護(hù)方便；精確度較高，測(cè)量液體時(shí)，一般可達(dá)（0.5～1.0）％R，無零點(diǎn)漂移；范圍度寬，合理選擇儀表口徑，范圍度可達(dá)20∶1；壓損小。

　　在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出頻率信號(hào)不受流體物性（密度、黏度）和組分的影響，即流量系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān)，只需在一種典型介質(zhì)（通常為水）中校驗(yàn)而適用于各種介質(zhì)。

　　其局限性是不適用低雷諾數(shù)測(cè)量（ReD應(yīng)大于2104），所以高黏度、低流速的測(cè)量對(duì)象不宜選用。

　?、廴莘e式流量計(jì)。有些飽和蒸氣壓較高的流體也有容積式流量計(jì)成功應(yīng)用的實(shí)例，老式的容積式流量計(jì)只能計(jì)工作工作狀態(tài)下的體積總量。帶電脈沖（頻率）信號(hào)輸出的新式容積式流量計(jì)與顯示儀表配合，不但可計(jì)體積總量和瞬時(shí)流量，也可進(jìn)行流體溫度補(bǔ)償。

　?、芸剖狭|(zhì)量流量計(jì)。用科氏力質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量高蒸氣壓流體流量選用時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎，因?yàn)榭剖狭|(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)流速高，壓損大，過冷深度不足夠深的液體流過儀表測(cè)量管時(shí)極易產(chǎn)生汽化而不能工作。

　?。?）流量傳感器非線性誤差的修正

　　某臺(tái)渦輪流量傳感器在全量程范圍內(nèi)的誤差曲線，其最大誤差不大于0.5％，該流量傳感器在出廠檢驗(yàn)時(shí)，通過實(shí)流（一般為水）校準(zhǔn)，確定各規(guī)定校驗(yàn)點(diǎn)流量系數(shù)，然后取各流量系數(shù)中數(shù)值最大和最小的兩個(gè)之算術(shù)平均數(shù)作為該臺(tái)儀表的儀表常數(shù)，因此。所謂誤差就是各校驗(yàn)點(diǎn)流量系數(shù)相對(duì)于儀表常數(shù)之間的相對(duì)誤差。

　　相信通過以上飽和度高的液體用什么流量計(jì)測(cè)量的全部容，能夠使大家有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)選擇合適的孔板流量計(jì)有所幫助。如有疑問，可以隨時(shí)聯(lián)系我們。

　　華恒語錄：人常常不肯認(rèn)錯(cuò)，凡事都說是別人的錯(cuò)，認(rèn)為自己才是對(duì)的，其實(shí)不認(rèn)錯(cuò)就是一種錯(cuò)。