飽和度高的液體用什么流量計測量

　　隨著科技不斷進步，產品不斷更新，熱工儀表也在不斷的更新換代。其中節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測量的文章。

　　本節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量。

　　液氨流量測量同前面討論過的水流量測量、油流量測量有以下兩個重大的差別。一是液氨的飽和蒸氣壓高，在標準大氣壓條件下，其沸點為－33.4℃，一次必須在壓力條件下輸送和儲存。二是這種流體的流量測量中容易因儀表的壓力損失而在流量計的出口處產生氣穴和伴隨而來的氣蝕現象，引起流量計示值偏高和流量一次裝置受損。液態乙烯、丙稀等流量測量中遇到的情況也相同。本節分析液氨流量測量中遇到的問題及其處理方法，對其他飽和蒸氣壓較高液體的流量測量也有參考價值。

　?。?）液氨流量測量的特點

　?、賰Υ嬖趦Σ壑幸喊钡臍庖悍纸缑嫣幰话闾幱跉庖浩胶鉅顟B。來自氨冷凝器的合成氣、氣態氨、液態氨混合物在氨分離器中進行分離，液氨經流量計和液位調節閥送低壓氨中間槽。

　　液氨流量測量應盡量避免出現兩相流。然而接近氣液平衡狀態的液氨，在流過流量計時，如果壓頭損失較大，則很容易引起部分汽化，影響測量精確度。

　?、诹黧w密度的溫度系數較大。從液氨的＝f(t)函數表可知，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，液氨計量必須進行溫度補償。

　?、劬_度要求高。原化工部有關文件要求，液氨計量達到1級精確度。如果不采取有效措施，是很難達到這個要求的。

　?、芰黧w易燃易爆。儀表選型時應選用防爆型儀表，儀表安裝、使用和維修中，都應遵守防爆規程。

　?、荼粶y介質有腐蝕性。氨對銅等材料有強烈的腐蝕作用，因此，儀表被測介質直接接觸的部分應能耐受氨的腐蝕，儀表的電子學部分應有IP67及以上的防護能力，以防周圍環境中腐蝕性氣體對電子學部分的氣體腐蝕。

　?。?）氣穴和氣蝕防止流體汽化問題在液體流動的管路中，如果某一區域的壓力降低到液體飽和蒸氣壓力之下，那么在這個區域內液體將會產生氣泡，這種氣泡聚集在低壓區域附近，就會形成氣穴，發生氣穴現象。在裝有透明管道的試驗裝置上，能觀察到氣穴的存在，它表現為在管道內一個基本不變的區域出現一個氣團。

　　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到壓強高的區域時，氣泡中的蒸汽會重新凝結為液體，此時氣泡會變形破裂，四周液體流向氣泡中心，發生劇烈的撞擊，壓力急劇增高，其值可達幾百個大氣壓，不斷破裂的氣泡會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，則氣蝕現象將引起測量誤差增大，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過程就稱為氣蝕現象。

　　氣蝕現象與熱力學中的沸騰現象有所不同，兩者雖然都有氣泡產生，但是氣蝕起因是由于壓強降低，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，在流量測量中，流量一次裝置內或出口端極易出現氣穴現象。

　　處于氣液平衡狀態的流體，在溫度升高或壓力降低時，必然有部分液體發生相變。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氨排掉一些），必然引起一定數量的液氨汽化，氣騰到氣相中。由于這一蒸發過程是從液相中吸取汽化熱，所以，汽化現象發生的同時，液相溫度下降，一直降低到與槽中新的壓力相對應的平衡溫度。

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

　　處于氣液平衡狀態的氨，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），則液氨進入過冷狀態。

　　處于過冷狀態的液氨，如果壓力降低一些，只要不低于當時液氨溫度相對應的平衡壓力，雅安不會出現汽化現象。

　　液氨儲槽或中間槽，總有一定高度，在穩態情況下，處于氣液平衡狀態的液氨，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，所以進入過冷狀態。離分界面越遠，液氨過冷深度越深。

　　為了避免液氨流量測量時出現汽化現象，選用下面的設計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量對象的最大流量為40m3/h，選用DN50渦街流量計時的最大壓力損失為0.02MPa，比選用DN50渦輪流量計的壓力損失（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，與槽的出口處應盡量近些。這樣，液氨在輸送過程中，可減少經輸送管道從大氣中吸收熱量。同時，安裝位置應盡量低些,這樣可提高過冷深度。

　?、蹖⒄{節閥安裝在流量計后面。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節閥上。液氨流過此閥時，壓力突然降低，一定數量的液體汽化，從而出現氣液兩相流，為了避免流過流量計的流體中存在兩相流，節流閥必須裝在流量計下游。如果氨分離器的液相出口配有切斷閥，則正常測量時必須將切斷閥開足。在現場曾經發生過切斷閥逐漸關小的同時，流量計示值不僅不下降反而大幅度升高的情況，就是因為切斷閥關小時，液氨迅速汽化，體積膨脹數十倍到數百倍，從而使輸出與體積流量成正比的速度式流量計輸出突然升高，出現短時間的虛假指示。

　?、芴岣哌^冷深度。橫河電機公司提出了該公司生產的YF100型渦街流量計壓力損失和不發生氣穴現象的管道壓力計算公式，即

　　如果能滿足式（3.85）的要求，肯定能不產生氣穴，但是在使用現場往往滿足不了這一要求，幸運的是該公式的第二項提供了解決問題的另一個方法，即降低液體的飽和蒸氣壓。從前面分析可知，對于一種確定的液體，其飽和蒸氣壓p0是其溫度的函數，溫度越低p0越低。液氨在進流量計前，經適度冷卻，使溫度降低，從而p0降低，這樣，盡管流量計進口壓力不變，也能收到不產生氣穴的效果。

　?。?）儀表的選型與使用

　?、贉u輪流量計。在液氨流量測量中，渦輪流量計使用最為廣泛，在第3.3.2節的油品流量測量中渦輪流量計表現出來的優點，在液氨流量測量中也都具有。尤其是其優越的重復性為提高計量精確度奠定了基礎。液氨極為純凈，流量計前不一定要裝過濾器。但是其軸承材質的選擇很值得研究，有很多氨廠使用國產渦輪流量計，其軸承為改性石墨，據報道效果不佳，原因是液氨對改性石墨有侵蝕性，影響使用壽命。近幾年從國外引進的配有硬質合金軸寶石軸承的渦輪流量計，能耐一般介質的侵蝕合腐蝕,又耐磨，在容易汽化的液體中使用效果很好。

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

　?、跍u街流量計。渦街流量計完全沒有可動部件，液氨對旋渦發生體也無磨損，因此，可以說其壽命是無限的。除此之外，它還有下列優點：結構簡單牢固，安裝維護方便；精確度較高，測量液體時，一般可達（0.5～1.0）％R，無零點漂移；范圍度寬，合理選擇儀表口徑，范圍度可達20∶1；壓損小。

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

　　其局限性是不適用低雷諾數測量（ReD應大于2104），所以高黏度、低流速的測量對象不宜選用。

　?、廴莘e式流量計。有些飽和蒸氣壓較高的流體也有容積式流量計成功應用的實例，老式的容積式流量計只能計工作工作狀態下的體積總量。帶電脈沖（頻率）信號輸出的新式容積式流量計與顯示儀表配合，不但可計體積總量和瞬時流量，也可進行流體溫度補償。

　?、芸剖狭|量流量計。用科氏力質量流量計測量高蒸氣壓流體流量選用時應謹慎，因為科氏力質量流量計測量管內流速高，壓損大，過冷深度不足夠深的液體流過儀表測量管時極易產生汽化而不能工作。

　?。?）流量傳感器非線性誤差的修正

　　某臺渦輪流量傳感器在全量程范圍內的誤差曲線，其最大誤差不大于0.5％，該流量傳感器在出廠檢驗時，通過實流（一般為水）校準，確定各規定校驗點流量系數，然后取各流量系數中數值最大和最小的兩個之算術平均數作為該臺儀表的儀表常數，因此。所謂誤差就是各校驗點流量系數相對于儀表常數之間的相對誤差。

　　相信通過以上飽和度高的液體用什么流量計測量的全部容，能夠使大家有一個較為全面的認識，對選擇合適的孔板流量計有所幫助。如有疑問，可以隨時聯系我們。

　　華恒語錄：人常常不肯認錯，凡事都說是別人的錯，認為自己才是對的，其實不認錯就是一種錯。