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浅谈石油化工生产装置中科氏力质量流量计的应用分析

来源: 作者: 发布日期:2021-04-30

 摘要:在石油化工生产装置中,对流量测量要求比较高,需要获得精确的测量参数,为石油化工生产过程提供依据,因此,

 
科氏力质量流量计具有优良的性能,测量参数多,测量精度准,测量结果不受流体介质的物性影响,是一种智能化程度非常高的自动化仪表,是世界上非常先进的流体介质流量测量仪表之一。
 
1  科氏力质量流量计的工作原理
U 型管科氏力质量流量计在石油化工生产装置中应用非常广泛。科氏力质量流量计是以科里奥利效应为工作原理,是一种利用流体在振动管中流动,从而产生与质量流量成正比的科氏力的原理,制作而成的一种直接测量管道内介质流量的测量仪表,科氏力质量流量计主要是由变送器与传感器两个部分组成。主体上的传感器通过法兰与管道连接,用于对介质流量信号的检测;而表头部分的变送器带有微处理器功能,主要用于传感器驱动,以及对传感器传来的信号进行转换输出,非常终实现远传到控制系统。在科氏力质量流量计的流量管中设置了温度电极,用于测量流体介质的温度。U 型管科氏力质量流量计的基本结构比较复杂,如图 1 所示:
 U 型管科氏力质量流量计的基本结构图
流量计的测量管是由两根平行的 U 型管组成,流体介质从 U 型管的一端流入,从 U 型管的另一端流出。电磁激振装置安装在 U 形管顶端,而驱动器由yongjiu磁铁与激振线圈组成,用于驱动 U 形管,使 U 形管按固有频率垂直于管道振动。在U 型管的两个直管管端处分别设有一个检测器,检测器能够检测 U 形管管端的位移情况,并监控驱动器的振动情况,检测器测量出两个 U 形振动管之间存在的振动时间差,然后,测量信号传输到转换器,通过转换器测出流经传感器的流体介质的质量流量,达到流量计量的目的。
 
2  科氏力质量流量计的特点
(1)在石油化工生产装置中,科氏力质量流量计主要用于直接测量工艺管道内流体介质的质量流量,以及流体介质的密度,并通过带有微处理器功能的变送器进行远程信号传输。
(2)科氏力质量流量计的计量精度极高,其计量精度在 0.2% ~ 0.1%,并具有较好的耐低温性能。
(3)科氏力质量流量计在石油化工生产装置中的应用范围比较广泛,主要用于测量工艺管道中流经的各种单独介质的流体、各种浆液、非牛顿流体、有足够密度的中高压气体、高黏度流体、含有微量气体的液体、悬浮液等,能够充分满足石油化工生产装置对质量流量的计量要求。但是,不能用于测量管道中流经的密度太低的低压气体等流体介质,当工艺管道中流体介质中含有气体时,在含气量超过某一值时,会明显地影响科氏力质量流量计的测量值,导致测量结果不准确,因此,科氏力质量流量计不能用于气液二相流的测量。
(4)在石油化工生产装置中,应用的科氏力质量流量计对于安装要求低,因为科氏力质量流量计对应对迎流流速分布不敏感,所以,该仪表对上下游直管段的要求不高。
(5)科氏力质量流量计测量管的振动幅度比较小,由于其通过法兰螺栓与工艺管道直接连接,可为非活动部件,在流量计管道内部测量管路内没有可动部件与阻碍件,在生产装置中,科氏力质量流量计具有运行可靠、操作方便、维修率低、便于维护的特点。
 
3  科氏力质量流量计的安装要求
3.1  水平安装要求
科氏力质量流量计正确的安装方式要根据石油化工生产装置工艺管道内流体介质的特性进行选择,避免工艺管道流经介质中的固体颗粒或气泡在弯曲的测量管中聚集,因此,要根据流体介质情况采用变送器的外壳竖直向上安装或竖直向下安装。当测量液体时,变送器外壳主体朝下,如图 2 水平管道上变送器外壳主体朝下安装图所示;当测量含有固体的浆液时,变送器外壳主体朝上,如图 3 水平管道上变送器外壳主体朝上安装图所示。但是,科氏力质量流量计的传感器不能直接悬空安装在工艺管道上,在质量流量计两端要使用支架进行固定,以避免该仪表设备在连接处产生过大的应力,造成科氏力质量流量计设备本体开裂损坏。
水平管道上变送器外壳主体朝下安装图水平管道上变送器外壳主体朝上安装图
3.2  垂直安装要求
在石油化工生产装置中,在某些位置,由于工艺管道的分布要求,安装方式要采用竖直旗式安装,如图 4 垂直管道上变送器主体旗式安装图所示。采用竖直旗式安装方式要保证工艺管道中的流体介质要自下而上流过科氏力质量流量计,这样可以使流体介质中夹带的固体颗粒下沉,其中含有的气体经测量管上升,避免发生堵塞故障,这种竖直旗式安装方式可以使测量管内流体介质全部排空,使科氏力质量流量计在测量过程中不受固体结垢的影响。
360桌面截图20210430112402.jpg
4  科氏力质量流量计的选型注意事项
选择科氏力质量流量计的首选要素是性能和可靠性。根据石油化工生产技术参数和生产装置实际情况,在节约成本和满足生产需求两方面进行综合考虑,优选合适的型号、口径、材质、操作温度、压力等级和安装方式的科氏力质量流
量计,主要需要从以下几点进行考虑。
(1)对流体介质测量精度的要求,涉及测量精度的方面主要包括流体介质的状态、需要满足的非常小流量和非常大流量、量程利用率等。
(2)对于安全的要求,要根据生产装置实际情况,可以选择非防爆型和防爆型。
(3)对材质的要求,主要考虑生产装置中的工作环境、流体介质的腐蚀性和属性(包括浓度、温度、杂质多少),根据腐蚀特性选择相对应的抗腐蚀材质,保障选择的质量流量计本体具有抗腐蚀性能,以延长科氏力质量流量计的使用寿命。
(4)对口径的要求,每个型号的流量计特定口径都有相对应的流量量程,生产装置中使用的流量计在满足对流体介质流量测量的同时,还要考虑流体介质的粘度对测量精度的影响,因为黏度会影响压损。
(5)对工作压力和操作温度的要求,这两个技术参数影响科氏力质量流量计能否正常使用,以及设备是否能保障生产安全。
(6)对于流量范围的要求,需要从生产要求、缩径、压损、成本等因素进行综合考虑,选择非常合适安装于生产装置的口径。
(7)对于压损的要求,在对科氏力质量流量计进行选型时,要压损是否被整个生产工艺流程所允许,这就需要在压损和精度二者之间取得平衡,选择出非常合适本生产装置的口径。
5  结语
在石油化工生产装置中,为了更好地使用科氏力质量流量计,需要我们技术人员对流体介质的物理特性、化学特性、工况条件、技术参数、仪表本身等要有全方面地了解,才能使科氏力质量流量计在生产装置中更好地发挥流量计量的作用。

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