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内锥流量计在氟化氢流量测量中的改进及应用 流量计技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
摘 要: 氟化氢具有极强的腐蚀性和氧化性,在工业生产中,其流量测量和控制一直是一个难题。论文通过多年的耐腐蚀性试验,选用对氟化氢具有优秀耐腐蚀能力和良好加工性能的蒙乃尔合金作为氟化氢流量计的材质,对内锥流量计进行了技术改进,成功地应用于氟化氢流量的实际生产测量中。这对提高和完善氟化氢流量计的制造技术意义重大。
关键字: 流量测量 内锥流量计 蒙乃尔合金 氟化氢

在通常情况下,氟化氢是无色易流动的液体。其沸点为19.5℃,在常温下易挥发,它的化学性质很活泼,能与绝大多数金属、碱、氧化物以及硅酸盐反应,具有极强的腐蚀性。氟化氢广泛用于核工业、石油化工等行业,是制取氟气、无机氟化物、各种有机氟化物的主要原料。但在实际生产中,氟化氢的流量控制仍是一个难题,因为一般金属难以耐其腐蚀。在国内,氟化氢流量计的应用技术还不完善,测量精度低,寿命短。DYNZ系列内锥流量计具有压损小、精度高、重复性好等优点,对内锥流量计的进行技术改进,使其适合氟化氢的流量测量,对实际生产和完善氟化氢流量计制造技术意义重大。

1 锥流量计的原理及特点

内锥流量计与传统差压流量计的工作原理完全相同,当流体流进流量计时,被测流体经形锥体圆周表面逐渐平稳地向管道内壁均匀收缩,流通截面积逐渐变小,流速逐渐增大,压力同时降低,在V形锥体前后产生差压ΔP,如图1所示。


图1 内锥流量计工作原理图

在稳定的工况条件下,管道中的流量与差压的平方根成正比,用差压变送器测量V形锥体前后的差压并以模拟量输入流量积算显示仪,实现对流体流量的计量、调节和控制。其流量计算公式如下:

式中:
QV:流体工况体积流量(单位:m3/h)
Qm:二流体工况质量流量(单位:kg/h)
K:流量系数(单位:无量纲)
ε:流体的压缩系数(一般液体取1.0,气体、蒸汽<1)
ρ1:流体工况下的密度(单位:kg/m3)
C:流出系数(C———实际流量/理论流量,需在流量检定装置上标定得出。单位:无量纲)
β:等效直径比。(单位:无量纲)
d:锥体最大外径(单位:m)

内锥流量计以其独特的V形锥体作为节流件,采用锥体圆周与管道内壁形成的环形流通截面逐渐收缩的特殊环形节流方式,使内锥流量计不需配制直管段,工作压损仅是孔板流量计的三分之一,无磨损;测量精度可达±0.5%,且具有量程宽、重复性好、耐脏物等优点。

2 内锥流量计的改进

由于氟化氢具有极强的腐蚀性,绝大多数金属都不耐其腐蚀,目前使用的各类流量计都不能适应其工况要求,内锥流量计也不例外,即使选用强酸强碱防腐型。基于此,实际生产中一般采用控制压力或温度的间接方法来控制氟化氢的流量,但误差较大。如果解决不了流量计的耐腐蚀问题,氟化氢流量测量就无法实现。

2.1 内锥流量计材质的改进

氟化氢虽然有极强的腐蚀性,但对干燥的气态氟化氢镍、蒙乃尔合金、因科镍合金、金、铂、铜等能耐其腐蚀,对潮湿的氟化氢这些金属的耐腐蚀能力显著降低。在这些金属中,以蒙乃尔合金的耐腐蚀能力可以,镍、因康合金和含镍30%的铜镍合金对氢氟酸(氟化氢溶水后的水溶液)的抗腐蚀性较蒙乃尔合金差。非金属中聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等与氟化氢不反应。

蒙乃尔合金(Monel),是一种镍铜合金,耐碱,耐非氧化性酸,特别适用于氢氟酸。经过多年的反复试验发现,在温度不高时,蒙乃尔合金对浓度高于50%的氢氟酸有很好的耐腐蚀性,对无水氟化氢有优异的耐腐蚀性能,在温度达到80℃以上时都会出现一定程度的腐蚀。同时,蒙乃尔合金还具有良好的加工和焊接性能,一般不产生应力腐蚀裂纹。因此,对内锥流量计的关键部件测量管和V形锥体节流件的材质改为蒙乃尔合金。

2.2 附属装置的改进

为了防止氟化氢的腐蚀,对附属装置也作相应的改进:差压变送器选用膜片材质为蒙乃尔合金的压差变送器;有压力补偿时,选用膜片材质为蒙乃尔合金的压力变送器,有温度补偿时,温度变送器测量端可加蒙乃尔合金套管保护;由于铜对于浓度高于60%~90%的氢氟酸(尤其是无水氟化氢)也有较好的耐腐蚀能力,引压阀和引压管可采用铜制阀门和铜管;法兰密封件采用与氟化氢不发生反应的聚四氟乙烯密封垫。

3 氟化氢流量的测量

经改进后的内锥流量计主要适用于温度低于80℃的无水氟化氢和高浓度氢氟酸的流量测量。

无水氟化氢温度控制在40±5℃,被测流体为气体状态,具体测量系统配置如图2所示,内锥流量计产生的差压信号,由差压变送器检测、变送后,与压力变送器、温度变送器输出的补偿信号一并输入已预设设计工况条件、量程和氟化氢气体特性等参数的DY2000补偿式流量积算仪,经积算仪计算后,显示瞬时流量并进行累积计量,同时可将瞬时流量信号输出,控制流量调节执行元件,实现无水氟化氢瞬态流量的精确调节、控制。实际应用中,流量计宜垂直安装,变送器安装位置要高于取压点,避免冷凝积液,引压管不宜太长。


图2 无水氟化氢流量测量系统配置和安装示意图

高浓度氢氟酸的流量测量装置配置、安装与上述情况大致相同,不同之处在于变送器安装位置要低于取压点,以确保测量精度,被测流体为常温下高浓度氢氟酸液体,补偿积算仪预设参数为相应浓度氢氟酸液体特性、对应工况等参数。

4 结束语

利用蒙乃尔合金具有的氟化氢耐腐蚀能力,对内锥流量计改造后,可以实现无水氟化氢及高浓度氟氢酸的流量测量,具有寿命长、精度高、压损小、无磨损、重复性好、量程宽等优点,尤其因其具有优秀的耐腐蚀性能,还可用于强碱、非氧化性酸等强腐蚀性介质的流量测量。随着新工艺、新材料的不断研发和应用,会解决低浓度、较高温度下氢氟酸的流量测量。

参考文献
[1]丁旭东,贺勋.电解制氟工艺[Z].兰州:中国核工业五零四厂,2003.
[2]东辉智能仪器有限公司.DYNZ内锥流量计(选型安装指南)[Z].香港:东辉智能仪器有限公司,2006:1-13.
[3]东辉智能仪器有限公司.补偿式智能型流量积算仪表使用手册[Z].香港:东辉智能仪器有限公司,2006:4-12.
[4]张琳,乐精华.耐蚀阀门用蒙乃尔合金[J].阀门,2006(6):37-39.

    转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计等等都是不能用来测量蒸汽的。以前测量蒸汽都是采用孔板流量计。现在越来越多的人选用的是涡街流量计。

      涡街流量计其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。250度以上可以做出电容式的涡街流量计,有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。涡街流量计带温压补偿,温压一体式涡街流量计使测量蒸汽时更稳定和可靠。

那么涡街流量计的测量蒸汽有什么特点:

1、表体中同时集成温压补偿补偿功能,可测量流体的标准体积流量或标准质量流量。

2、 全智能化、数字化电路设计,可自动补偿被测流体密度或标况体积计算。

3、 全新的数字滤波和修正功能使流量测量更加可靠。

4、 电池供电型无需外接电源既可连续工作两年以上。

5、 全新点阵汉字液晶显示,使用操作更方便。

涡街流量计测量蒸汽流量计时安装需要注意哪些方面:

(1).流量传感器可安装在室内或室外,避开高压线、旋转机械设备、有毒有害环境、强烈机械振动等危及人身和仪表安全的环境,及与流量传感器使用条件不相符的温度、湿度环境。选择在安全,便于安装、调试和检修,环境比较好的地方。

(2).在设计流量传感器安装位置时,除了考虑直管段条件外,还应给流量传感器的周围留有足够的操作空间,以方便安装、调试和检修。特别是要给人留有安全、方便的操作空间。仪表被安装在高空时,应制作操作平台,确保人在高空操作的安全。

(3).流量传感器可以安装在水平、垂直或倾斜的管道上。但当测量液体时,安装在垂直或倾斜的管道上的流量传感器,必须保证液体的流向自下而上,以保证管道内充满液体,以及抵消附加重力的冲击。

(4).流量传感器的上游和下游应留有较长的直管段,直管段的尺寸根据上游的管道型式不同而异。

(5).安装流量传感器的管道内径必须与流量传感器内径一致。否则在安装流量传感器的那一段上下游管道要进行变径。选择管径的原则是:管道内径必须与流量传感器的公称内径一致。两内径的相对误差控制在±1%以内为好。在保证耐压强度的前提下,公称压力在尽量大一些。

电磁流量计针对冷冻水检测优势及注意事项:

电磁流量计针对冷冻水检测的优势:比如:无压力损失,精度高,稳定性好。但因为冷冻水的特性,在电磁流量计的使用中应注意一些问题。
  
首先是电磁流量计的内村问题,注意内存承受负压问题。当测量介质有一定的腐蚀性的时候,我们要使用聚四氟乙稀内存材料。但采用四氟乙稀材料的电磁流量计不能承受负压。
  
解决问题的办法有两个:
  
将原来的放空阀改为单向阀(止逆阀),在管道出现微小负压时,止逆阀自动打开,从大气中吸入空气,从而,确保安全。
  
第二,采用带骨架型内存,缺点是增加投资成本。
  
以上是电磁流量计在冷冻水测量中要注意的事项。适合冷冻水计量的另*量计是时差式超声波流量计,在使用中同样要注意一些问题。例如:由于传感器连同电缆插头都有可能被包在保温层中,为防止结露对传感器造成损坏,电缆插头的防护等级应选用IP68潜水型防护等级。

扩展阅读:铭宇自控流量计




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