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          時間:2023-7-12 08:15:19

        質量流量計在有機酸灌裝系統中應用

        [摘要]質量流量計在化工企業是應用很廣泛的一種儀表,尤其在石化行業。由于質量流量計造價很高,在有機酸生產企業中考慮到成本等因素安裝的沒有石化行業廣泛,但質量流量計能控制尤其是液體的質量,因而目前也在逐漸被接納并應用。
        1質量流量計工作原理
          在有機酸生產過程和貿易結算中,僅測量體積流量是不夠的,由于產品質量控制、物料配比測定、成本核算以及生產過程自動調節等許多應用場合的需要,還必須了解流體的質量流量。流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數。本文主要介紹科里奧利質量流量計的工作原理。
          科里奧利質量流量計(簡稱科氏力流量計)是一種利用流體在振動管中流動而產生與質量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質量流量的儀表?剖狭α髁坑嫿Y構有多種形式,一般由振動管與轉換器組成。振動管(測量管道)是敏感器件,有U形、Ω形、環形、直管形及螺旋形等幾種形狀,也有用雙管等方式,但基本原理相同。
          下面以U形管式的質量流量計為例介紹。U形管的兩個開口端固定,流體由此流入和流出。U形管頂端裝有電磁激振裝置,用于驅動U形管,使其鉛垂直于U形管所在平面的方向以0-0為軸按固有頻率振動。U形管的振動迫使管中流體在沿管道流動的同時又隨管道作垂直運動,此時流體將受到科氏力的作用,同時流體以反作用力作用于U形管。由于流體在U形管兩側的流動方向相反,所以作用于U形管兩側的科氏力大小相等方向相反,從而使U形管受到--個力矩的作用,管端繞R--R軸扭轉而產生扭轉變形,該變形量的大小與通過流量計的質量流量具有確定的關系。因此,測得這個變形量,即可測得管內流體的質量流量。
          設U形管內流體流速為u,U形管的振動可視為繞0-0為軸的瞬時轉動,轉動角速度為w,若流體質量為m,則其上所作用的科氏力為
        F=2muw*u
          式中,F.w、u均為矢量,是按正弦規律變化的?剖狭α髁坑嬆苤苯訙y得氣體、液體和漿液的質量流量,也可以用于多相流測量,且不受被測介質物理參數的影響。測量精度較高,量程比可達100:1。但同時量程比與流量和精度也有一定的變化關系。
        2質量流量計的選型及安裝
        2.1選型.
          有機酸生產中要根據實際需要對質量流量計進行選型,比如液體的腐蝕性、對精度的要求、實際流量等等。在質量流量計的選型中還會有對彎管、微彎管和直管傳感器的選擇,一般也是要根據現場工藝條件來進行。直管和微彎管傳感器的特點是:可清凈、自排空、易于檢查、無堵塞、衛生型;而彎管傳感器的特點是:抗干擾能力強、量程比寬、氣體應用、貿易結算更可靠。在我公司的有機酸灌裝系統中,統一選用彎管傳感器,316L材質,測量精度要求在±0.1%.
        2.2安裝
          管線中的法蘭、閥門、縮徑、彎頭等都會對管道中的流體產生一定的影響,以流速為基礎測量的流量計對直管斷都有一定的要求,但是質量流量計與介質的流速沒有關系,因此可以忽略直管道的要求。
          但是在安裝過程中一定要避開有震動的管道處,震動的發生可能要考慮一次諧波、二次諧波的影響、并聯或串聯時可能的共振、流量計受影響的頻率范圍等因素。
          電磁干擾也是質量流量計安裝時要注意的事項,建議安裝時距離大的電磁干擾源(比如泵、發電機等)3米以上,以降低電磁干擾所造成的影響。
          在最后的管道安裝中,要仔細查看流量計與管道的對中,不能發生偏心現象,否則影響測量的正確率。
        3我公司有機酸灌裝系統中質流計的應用
          有機酸灌裝系統是由質量流量計、PLC控制系統、積算系統、控制閥門等組成。由于有機酸產品有大包裝和小包裝等幾種不同類型的稱重計量,所以在灌裝系統設計中分開來控制。對于大包裝的產品灌裝(1噸以上),通常在灌裝系統中設定所需灌裝的重量,然后PLC進行灌裝程序的運行,打開控制閥門開始大流量灌裝,達到設定值的70~90%后開始小流量灌裝,到達設定值后閥門關閉,灌裝頭回位。在大包裝產品的灌裝中,稱重值是直接從質量流量計中讀取,進行批量控制。
        由于種種原因,在小包裝(30KG以下)產品灌裝中,采用了和大包裝灌裝不同的數據采集方法。小包裝灌裝不直接從質量流量計中讀取累積值,而是通過PLC對流量脈沖信號進行采集,然后通過累積系統對總量累積,當累積值達到后,由PLC控制閥門關閉,從而完成整個灌裝程序。
        4系統誤差的計算
          系統誤差的分析,重量信號由質量流量計的輸出信號,接入自動控制系統,通過各類包裝重量的設置、控制、顯示,達到實際重量的交接,誤差由現場使用的質量流量計的精度等級和顯示器的合成誤差確定。假如質量流量計的誤差為±e,顯示器的誤差為±δ,合成誤差為△g,則單次極限合成誤差:
         
          質量流量計應用于有機酸液體稱重計量的精度與穩定性優于其它各類稱重儀表,其與系統的相容性能大幅提高自動化灌裝的速度與精度。由于質量質量流量計的價格比較高,但對于價值較高和關鍵點的物料交接與計量是值得推薦使用的。

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