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热式质量流量计在化工行业中的应用 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     
一、引言

量热式气体质量流量计专用于单一组分的气体或固定比例的混合气体测量,目前已广泛应用于石油、化工、半导体、医疗仪器、生物工程、燃烧控制、配气、环境监测、精密仪器、科研、计量、食品、冶金、航天航空等领域。

量热式质量流量计用于精密测量和自动控制气体的质量流量。采用标准输入输出信号,可实现计算机集中控制。在大庆石化公司就有多种形式的应用,比如聚丙烯装置氢气流量表FT-121A/B采用的是BROOKS量热流量计,量程为1.45Kg/H和9.5Kg/H。

与传统的流量计相比,它不需配置温度、压力变送器,不用进行温度、压力的补偿就能直接测量质量流量(在标准状态下,0℃,101.325KPa)。

当气体作为生产过程中的控制变量时(例如燃烧、化学反应、通风排气、产品烘干等),使用质量流量控制器直接测量,可控制气体的克分子数量。

如果要保持定量的气体混合作为混料或配料,或者要优化化学反应过程,到目前为止还没有比使用质量流量控制器更好的技术。质量流量控制器连续可调控制流量,通过显示仪还可获得累积流量。



热式质量流量计还是管道系统、阀门类密封性检测的较好仪器,它直接显示漏气量。质量流量计性能价格比高,易于安装,操作简便,使用质量流量计和质量流量控制器产品是较为合理的选择之一。

由于此类质量流量计的传感器是热式原理,如果气体不是干燥的气体,将影响传热效率,从而影响传感器的输出信号和测量精度。

二、基本原理

热式质量流量计根据热源及测温方式的不同可分为接触式和非接触式两种。

1.接触式热式质量流量计

这种质量流量计的加热元件和测温元件都置于被测流体的管道内,与流体直接接触,常被称为托马斯流量计,适于测量气体的较大质量流量. 其结构原理如图1所示。由于加热及测量元件与被测流体直接接触,因此元件易受流体腐蚀和磨损,影响仪表的测量灵敏度和使用寿命。测量高流速、有腐蚀性的流体时不宜选用,这是接触式的缺点。


图1: 接触式热式质量流量计结构原理
l、3—热电偶;2一加热器;4一功率表

2.非接触式热式质量流量计

这种流量计的加热及测温元件都置于流体管道外,与被测流体不直接接触,克服了接触式的缺点。热式微流量型(是非接触式质量流量计的典型结构)如图2所示。仪表的测量导管,为薄壁小口径镍管,镍管外部两侧缠绕铂电阻丝3、5作为测温线圈,并作为测量电桥的两臂R1、R2。两测温线圈的中间缠绕着锰铜丝加热线圈4,作为仪表的加热器。当流体静止时,由于测温线圈对称地安装在加热器两侧且阻值相等(各100 左右),因此测量电桥处于平衡状态。但当流体在镍管中流经测温电阻时,就破坏了加热器的温度场,两测温线圈处于不同的温度场内,因而引起电阻值发生变化。两测温线圈阻值不等,破坏了电桥的平衡。根据电桥平衡原理,由检流计8测得电阻值的变化, 即可求得质量流量M。


非接触式热式质量流量计
1—测量导管; 2—等温外壳; 3—测温线圈; 4—加热线圈
7—调零电阻; 8—检流计

热式微流量计适用于测量液体和气体的微小质量流量。可测0--100cm3/h的微小液体流量和l0L/h左右的微小气体流量。

为了使结构简化,有些产品取消了加热器,只用两只测量电阻,既作加热元件又作为测温元件。这种设计,由于热惯性的原因,仪表反映速度比较小,灵敏度较低; 被测流体温度变化影响仪表指示的准确度。

为了提高非接触热式质量流量计的流量测量范围,设计了一种边界层质量流量计,它利用测量流体靠近管壁的边界层的热传导来反映流量的大小.用这种方式测量流量,一般是利用控制管外壁的加热器给出的热量来保持边界层内外温差恒定,然后根据热源测量反映出质量流量。

热式质量流量计目前发展较快的有:热线质量流量计、边界层质量流量计、分流式热毛细管质量流量计以及用IC基板技术的热式质量流量计等。

三、 实际应用与维护

我厂聚烯烃装置中因为控制树脂分子量需要调节氢气、氧气等的注入量,而采用了4台热式微质量流量计。根据热式微质量流量计这几年运行的实际情况,对其可靠性、精确度作如下分析:

(一)可靠性

1.平均故障间隔时间(MTBF)

采用平均故障间隔时间(MTBF)来衡量设备的可靠性。此处的故障指已出现明显的显示错误,超出仪表的精度要求。由于单台设备没有出现过两次故障现象,这里可以把整体假定为1台仪表在4倍的时间里运行,出现过一次故障。

MTBF = 工作时间/故障次数
=4×6×365×24 / 1
≈2.1×105(h)

2.平均修复时间(MTTR)

以位号FT-201A微流量计为例:因为传感器内部检测元件出现问题,返回厂家修理、标定,历时2个月。由此可知,热式微质量流量计的平均修复时间受外部因素的影响比较大。

(二)精度

所有热式微质量流量计在工作一段时间后的测量误差做实际对照,流量测量值与标准标定读数的最大误差均不大于1%,则从实际仪表测量值与标定、情况看,它已满足生产需要。

(三)设备维护

我厂处于高寒地区,对应用设备的耐低温特性要求极为严格。尽管有一些热式微质量流量计标称的工作温度范围可达到-40℃~80℃,但在实际应用中并不理想。因外界的温度因素的影响,致使加热元件产生的热量损耗过大不能正常地加热被测介质,或外界的温度过高影响介质的正常加热,此时表的指示偏高或超程无指示。根据我们的实际应用体会,认为该类型表工作在0℃~55℃是比较适合的。聚丙烯装置就出现过因低温导致的设备失灵的现象,在相应的敷设伴热管线和仪表保温箱后问题解决。

该类设备安装就位,调试投用后,只需要进行常规的运行检查和除尘清洁,无需特殊维护。

四、结语

热式质量流量计越来越多地应用于半导体工业外延扩散、石油化工微型反应装置、镀膜工艺、光导纤维制造、热处理淬火炉等各种场所的氢、氧、氨、燃气等流量测量和控制,以及固体气制冷中固体氩蒸发等累积量计量和阀门制造中的泄漏量测量等。在气体色谱仪和气体分析仪器等实验室仪器上,也得到了大量的应用,受到越来越多的专业人员的重视,具有广阔的发展前景。
电磁流量计优缺点的对比

  电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。  电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。70、80年代电磁流量在技术上有重大突破,使它成为应用广泛的一类流量计,在中其使用量百分数不断上升。  优点:  (1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;  (2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;  (3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;  (4)流量范围大,口径范围宽;  (5)可应用腐蚀性流体。  缺点:  (1)不能测量电导率很低的液体,如石油制品;  (2)不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体;  (3)不能用于较高温度。

标签: 电磁流量计
电磁流量计 电磁流量计优缺点的对比_电磁流量计
电磁流量计的故障分类

  电磁流量计使用中常遇到的故障、第一种是常见的仪器本身的故障、即仪器结构或部件造成损坏故障;其次是造成的外部原因。如安装与流场畸变、沉积和缩放等。重点是二类和应用程序的故障原因外。

  根据分类问题、可以分为:

  (1)运行期故障;

  (2)调试阶段故障。调试阶段出现故障的新后早期在调试、主要原因是工具的选择或设置不合理、安装错误、等操作期间运行脚出现故障之后的时期、主要原因是流体包裹体附着在电极李宁、环境变化、新的干扰源等。

  根据故障的外部来源、从三个方面分析:

  (1)管道系统安装的原因;(2)环境;(3)流体导致。

  故障、运行周期

  最初的调试和正常运行一段时间后、在操作过程中失败、常见故障的原因是:内流量传感器连接层、雷击、环境变化。

  1、内部连接层

  由于电磁流量计测量包含悬浮固相或污秽肮脏的身体的机会比任何其他流量仪表、内层连接出现产生失效概率比较高。、如果电导率和液体电导率附着层紧密、仪器还可以输出信号正常、只是改变了流通领域、形成测量误差的隐性故障;如果高电导率附着层、电极之间的电动势会短路;如果绝缘层连接、电极表面绝缘和断开电路。2种现象都可以使仪器无法工作。

  2、雷击

  闪电击中电路高电压感应瞬态浪涌电流、到文书可能会损坏仪器。雷击损坏仪器采用三种方式:电源线、传感器汤匙转换器之间的激励信号和流线。然而、从雷击损坏分析各部件的故障、导致失败的高电压和浪涌电流从控制室的电源电路的介绍、其他方式。从事故现场发生雷击电磁流量计、不仅失败、控制室、在其他仪器电往往同时出现雷击事故。因此、使用单位知道电源线控制室仪表的重要性、防雷设施。如果当前存在的一般和探索设计单位团队解决这个问题。

  3、环境条件的变化

  主要原因是调试阶段故障环境日、不只是在调试期间出现和干扰源的操作过程中的干预了。例如、接地故障保护并不理想、电磁流量计、调试期间没有空气源厂、和设备正常工作、但是在运行期间、新的干扰源(例如点管或近远管焊接实现)干扰正常运行的仪器、输出信号出现大的波动。

  其次、调试阶段故障

  这类故障的电磁流量计与初步调试、但一旦改进故障、后在同一条件下一般不会再出现。常见故障与安装调试期为主、环境干扰、流体特性的影响、三个原因。

  1、管道系统安装等

  通常的电磁流量传感器安装位置不正确的故障、常见的例如流量传感器安装在便于累计保留高的天然气管道网络;流量传感器没有任何压力、液体直接直排人大气、形成完整的测量管;装在由于垂直线脏、可能出现的空、安装流量计是特殊的、因为潜在水下、以确保没有浮动。

  2、环境

  主管道杂散电流干扰、空间电磁波干扰、大电机磁场干扰、等管道杂散电流干扰通常采取良好的接地保护可以得到满意的单独测量、但在案件管具有较强的杂散电流(如电解车间流水线)也不能克服、应采取流量传感器与管道缘独特的措施。电磁波-空间信号电缆介绍、通常单一或多个屏蔽保护、但也遇到了屏蔽保护是克服不了的。

  3、流体

  液体含有微小气泡通常分布均匀、不影响正常测量、只有体积流量液体和气体相结合;气泡会增加输出信号的波动、如果大气泡覆盖整个流通过电极的电极表面、使电极的信号瞬时断开电路、输出信号会产生较大的波动。

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电磁流量计 电磁流量计的故障分类_电磁流量计

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