摘要：针对工业生产过程中液氨流量计测量不准确的问题，为了能够正确的选择与使用液氨流量计，通过对几种流量计工作原理进行分析，找出影响测量误差的原因，对影测量误差的因素进行判断和调效，从而实现工业生产中对液氨流量的准确监控。

 

液氨是化工生产过程的主要化工原料，精确地监控和计量液氨流量对于加强企业的经济核算、节约能源、降低成本具有重要意义。但是由于受工艺路线的影响，对流量计的选型不当和安装不正确导致无法对液氨计量准确计量。针对工艺过程中对液氨流量计的选型与安装作一介绍。

 

1 流量计的选用与分析

日前，在贵州省化工研究院与贵州开磷（集团）的1000t/a无水氟化氢中试生产过程中，根据液氨的性质、工艺要求的特殊性和技术经济性考虑，先后选择了3种流量计，分别是孔板流量计、质量流量计和锅街流量计。在液氨管道上使用，调校，调整安装方式等对这3种流量计分别进行阐述分析。

 

1.1 孔板流量计

孔板流量计主要由孔板、导压管路和差压变送器3部分构成。孔板是流量计的节流元件，它将介质流量转换成差压。差压大小再经导压管路传递至差压变送器膜盒的正负压室，正负压室的隔离膜片通过硅油填充液将差压传递给测量膜片，使得测量膜片左右偏移。测量膜片作为电容式差压变送器差动电容的一个电*，与两固定电*组成差动电容器。测量膜片的左右偏移改变了差动电容的大小，将差动电容加到差压变送器的电路中，再经放大变换成4～20mA标准信号，并以流量的形式显示出来。基于流体的机械能相互转换的原理。在水平管道中流动的流体，具有动压能和静压能（位能相等），在一定条件下，这两种形式的能量可以相互转换，但能量总和不变。以体积流量公式为例：

其中：C－流出系数；ε－可膨胀系数；Α－节流件开孔截面积，m2；ΔP－节流装置输出的差压，Pa；β－直径比；ρ1－被测流体在I－I处的密度，kg/m3；Qv-体积流量，m3/h

按照补偿要求，需要加入温度和压力的补偿。

而液氨是通过将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨，底温高压的液氨在输送过程中液氨的温度和压力随着环境的变化而变化。直接影响节流装置输出的差压△p，更无法实现温度和压力的准确补偿，因此导致孔板计量公式的计算结果。所以导致孔板流量计无法准确的测量出液氨真实的流量。根据装置中的使用情况可知，孔板流量计的检测流量波动很大，范围在0～10m3/h。所以孔板流量计无法准确的测量液氨的流量。

 

1.2 质量流量计

质量流量计泛指可以直接测出质量流量读数的流量计。通常选用的质量流量计都是科里奥利质量流量计。科里奥利质量流量计的工作原理： 把测量管端部固定，通过驱动线圈使测量管产生谐振或接近谐振，从而使测量管内流动的流体产生科氏力，用电磁学（或光学）方法检测产生的相位不同的信号，以求得质量流量。根据科里奥利原理可知，当沿管道由圆心向外流动时，会产生一个使来回转动频率上升的力。这个力的大小和介质的密度以及流速大小有直接关系。公式如下：

质量流量=密度×流速×流通面积（M=ρνA），

由上式可知，质量流量计的计量结果受介质密度、流速和流通面积的影响，所以测量时确保测量管道中始终充满均匀液体和保证液氨的流速稳定是非常重要的，否则将会产生测量误差。而液氨作为一种相态不稳定的介质，它在输送过程中通常会存两相状态即气态和液态，它的密度在不断的变化中，受压力波动的影响，流速也不稳定。所以使用质量流量计来计量液氨误差也会很大。想要用质量流量计精确的计量液氨的流量，那就要在液氨进入流量计之前，将液氨分离出来。在质量流量计前增加一个气液分离槽，气液分离槽的液位要稳定，建议采用气动或电动液位变送器，测量范围可以根据槽的直径来选，但安装前必须用水在实验室校验过。

 

这样去除掉气态氨的影响。液氨的密度与流速就是一个稳定的值，那么质量流量计就可以准确的测量出液氨的流量了。但是通常由于质量流量计的精度高，价格都比较昂贵。

 

1.3 涡街流量计

目前，液氨流量测量大都选用涡街流量计来计量。被人们称为“数字孔板”的涡街流量计有测量精度度较高、无可动部件、可靠性好、量程范围宽、输出信号频率与状态体积流量成正比等优点。因其检测到的液氨流量是工作状态下的体积流量，液氨流体的压力变化引起的密度变化非常小，可以忽略，但必须考虑温度的变化所引起的密度变化，否则，测量到的流量会产生较大的误差。锅街流量计工作原理： 以脉冲形式输出的涡街流量计，其体积流量表达式为：

Q=F/K

式中：Q－工作状态下的体积流量，m3/h；F－涡街流量计每小时发生的脉冲数（每立方流体所产生的脉冲数）；K－仪表系数。

为了使计量精度控制在±1%，采用液体间接式质量流量计量系统，即“体积流量+密度”法。以涡街流量计测得的状态体积流量Q乘上同期测得的流体密度p（间接从测量成分不变的流体温度求得的密度），即为所测的质量流量，其表达式为：

M=Q×p

式中：M－工作状态下的质量流量，kg/h；p－工作状态下的测量流体介质密度，kg/m＇。

要想得到准确的流量数据，就必须不断地在线检测出运行工况下的温度，进行温度补偿。安装锅街流量计的同时配套使用的DTB液流量计温度补偿器。DTB 液氨流量计温度补偿器安装电原理方框图（如图1），其中虚线框内为DTB温度补偿器部分。

图1 DTB液氨流量计温度补偿器安装电原理方框图

由图1中可以看出，该补偿器安装简单、使用方图1DTB液氨流量计温度补偿器安装电原理方框图便，只需在原来的旋涡式流量计传感器下游液氨管道上安装一只铂热电阻，把测量信号及锅街流量计二次表输出信号同时传人补偿器，补偿器显示屏即可间断显示自动补偿后的液氮累计质量流量及液氨温度，这样既能继续发挥原来安装的旋涡式流量计的作用，又能克服原流量计的弱点，达到理想的使用效果。

 

2.3 3种流量计的比较

通过对上述3种流量计在液氨中使用的分析，可知，孔板流量计由于液氨的压力不稳定，直接影响流量计的测量参数，而导致测量结果误差偏大；质量流量计由于液氨的不稳定性导致流速与密度不断变化，而影响质量流量计的测量参数，导致测量不准确，在液氨进行流量计前，增加一个气液分离槽，将气态的液氨分离出来，这样进入质量流量计的液氨的流速和密度都是一个稳定的值，保证的测量结果的准确性，但是由于质量流量计的价格相对较贵，从技术经济角度考虑，不经济；锅街流量计由于受液氨温度的影响，导致测量结果存在误差。可在计量点上增加一个DTB温度自动补偿器。这样就可以使计量结果更加准确，而且补偿安装简单，经济实惠。被大多数企业所选用。

 

3 结论

经过上述分析比较可知，选用涡街流量计不但经济实惠，而且经过温度补偿后，测量精准。从而实现工艺的准确控制，为物料的核算提供准确的数据。