质量流量计在液氨计量中的应用———质量流量计在液氨计量中的应

摘  要  质量流量计以其优越的产品性能在化工行业中得到了越来越广泛的应用。本文简要介绍了流量计在液氨计量中的应用，提出了一种适应现场的计量方案，保证了质量流量计的准确计量，提高了公司的科学管理水平。
关键词   质量流量计  液氨计量
    我公司生产系统由合成分厂，联碱分厂，尿素分厂组成。生产尿素、纯碱、氯化氨产品所消耗的液氨由氨分厂产出供给。由于液氨的密度受压力、温度影响的变化很大，因此在生产系统中在氨的计量上有一定难度。91年我厂按照化工部推荐的“高位槽配广东南海仪表厂生产的旋涡流量计液氨计量方案”实施于合成氨分厂的液氨产量计量，但未取得成功。94年新上尿素分耗氨计量选用德国原装涡街流量计。由于涡街流量计是体积流量计量，因此要经常根据液氨的压力、温度来修正脉冲系数F。如不进行修正，计量误差很大。从94年尿素投产到99年涡街流量计彻底失效停用仅仅5年时间(实际尿素分厂至99年累积生产时间也只有3年左右)就返回德国维修一次，而且经多次检定，线性度很差，最后无法使用而停用。因此，在2001年9月以前生产上氨系统的计量是以耗代产。即以尿素分厂耗氨计量与联碱分厂耗氨计量之和，再加上液氨储罐的液位高低折算出的氨储量，这就是合成氨分厂的产氨量。99年因尿素分厂涡街流量计失效停用，使这种粗旷的计量也无法维持下去，严重影响了公司目标成本考核管理。因此，公司下决心对氨系统的计量进行整改，完善氨系统的准确计量。

  一、仪表选型
    要准确计量，计量仪表的选择很重要。近几年，随着高科技的飞速发展，计量仪表的种类越来越多，计量品质也越来越好。其中，质量流量计是利用科里奥利力原理来测量流量。当没有液体流过两段平行安装并以一定频率振动着的流量管时，流量管不产生扭振，管两边信号检测器输出的两个检测信号是同相位的；当有流体流过流量管时，流量管在科里奥利力的作用下产生扭振，从而导致管两边信号检测器输出的两个检测信号存在相位差，这个相位差(也即时间差)直接正比于流过T型流量管的质量流量。因此尼蒙特T型质量流量计对流体质量计量不受流体密度、温度、压力、粘度、导电性、流体状态的影响。质量流量计所具有的优点，非常适合液氨的计量，因此，选择质量流量计来完善氨系统计量。
    最好、最先进的仪表，都必然有它的特性和使用条件。必须充分了解仪表的特性和使用条件，同时再掌握被测介质的特性，并根据安装的现场情况，做出有效的计量控制方案，是计量成功的关键。

  二、技术方案的实施
    在合成氨分厂产氨计量中，由于液氨产出后，在不同压力条件下，会溶解有H2、N2、CH4、Ar等气体。液氨压力降到3.0MPa左右进入液氨储罐，在压力降低后，H2、N2、CH4、Ar等气体就从液氨中释放出来。同时因压力、温度的变化也会产生一些氨蒸汽。因此在进入液氨储罐前的流量会出现气液两相混流，有时气体会高过30%(一般在15%～20%左右)。而在我们深入了解T型流量计的特点时，知道该流量计在气液相混流时，其气体不能高于5%。为满足计量表的要求，我们在计量方案设计中，在液氨储罐之前，增加1个中继槽(见图一)。
  
图一 液氨计量控制点流程图  
      增加中继槽并对中继槽进行了液位(LIC-101)、压力(PIC-101)自动控制的目的是保证液氨在中继槽中进行气液分离，使进入计量表中的液氨含气量小于5%，满足流量计使用要求，从中继槽底部出来的液氨经过FIQ-102计量后进入液氨储罐，尿素用氨是从液氨大储罐底部出来，经FIQ-103计量后送尿素分厂，联碱分厂用氨是液氨小储罐底部出来，经FIQ-101计量后送联碱分厂。这个计量方案，使液氨产量与液氨耗量分开计量，满足公司对各分厂进行的目标成本考核管理。

       在施工中，考虑到质量流量计传感器输出的是一个谐振频率信号。因此在安装中，对质量流量计两端的直管道进行了特别的防振处理。并要求液氨必须从中继槽底部出来。经FIQ-102计量和液位调节阀LV-101后的管道必须提高到一定高度，目的是对质量流量计开成液封，使液氨在流量计中达到满管，使之进一步减小管道的振动，从而保证其计量精度。由于流量计安装位置正处于循环机、大型压缩机的包围圈中，大电机启动时，会引起电网电压的波动，为保证流量计T型管的谐振频率稳定在80Hz，振幅小于1mm，必须保证驱动线圈的电压频率稳定，为此，在仪表电源安装中，增加了1台交流稳压器。

  三、应用结果
    液氨计量系统于2001年11月10日1次投运成功。在满负荷生产条件下，技术开发部组织相关人员从12月8日零点起至12月16日24时止，对液氨计量系统进行了全面考核。九日中平均产氨表计193.11t，日平均消耗氨表计(FIQ-103与FIQ-101表计之和)188.30t，日平均氨库存提库(上涨)4.82t(193.11－188.30=4.82)，而实际氨库存9日日平均提库5.37t(此数据是以液氨储罐液位计高度换算得出。在长期经验积累中，液位计高度换算法基本可靠) 。因氨计量系统是一个闭合系统，而且也没有办法用比T型流量计精度(动态±0.2%)更高的仪表来单独逐台检测流量计的计量准确度。因此，只好采取以上对比方法。相比之下，日平均液氨库存量表计数据比液位计换算得出的数据偏小。这说明液氨计量系统中尚存在问题：在液氨产量计量表管路中，设有一旁路管线，从现场目视可见，旁路稍有内漏，内漏的液氨没有经过表计量。因此日平均表计库存量稍小于液位计计算量是可信的。经过长达9天的实际考核，考核组成员一致认为，液氨计量系统运行稳定，质量流量计检测准确可靠，符合生产实际情况。2001年12月17日，液氨计量以表计数据正式列入公司目标成本考核。
      至今，液氨计量系统投入运行已近9个月，流量计从未发生过任何故障。实际上，联碱的用氨计量表早在97年5月中旬投运，也是我们第一次使用质量流量计。从97年5月中旬投运，到现在已近6年的使用中，计量非常准确，并且没有发生过任何故障。因此，在2001年完善液氨计量系统时，质量流量计2台，投运也非常成功。
      通过以上实践表明，选用质量流量计进行液氨计量是正确的，系统方案是合理的，可行的。液氨计量系统的投运，结束了几十年来，生产液氨产量计量靠液氨储罐玻璃液位计来计算的历史，同时，因质量流量计的准确计量，化解了各分厂之间因液氨计量靠分摊而引起的矛盾纠纷，也减少了仪表的工作量和维护量，深受公司全体干部和员工的好评。液氨计量系统的完善，提高了公司的科学管理水平。