液氨计量表

液氨计量表--金湖天翔仪表有限公司  质量是企业的生命，每件产品都是匠心之作！

   液氨计量表适用于小口径和低流速介质的流量测量；工作可靠，维护量小，寿命长；对于直管段要求不高 ；较宽的流量比10：1；双行大液晶显示，可选现场瞬时/累计流量显示，可带背光 单轴灵敏指示；非接触磁耦合传动；全金属结构，适于高温、高 压和强腐蚀性介质；可用于易燃、易爆危险场合；可选二线制、电池、交流供电方 式；多参数标定功能； 液氨流量计带有数据恢复，数据备份及掉电保护功能.

    标准型LZ系列液氨计量表由一个测量管和一个就地指示器组成。 就地指示器还可以选择安装附加的电气部件，适用于液体和气体的测量。
  液氨流量计采用变面积式测量原理，测量部件由一个锥形测量管和浮子 组成，浮子能在锥形测量管中自由的上下移动，改变管道中的流通面积，液氨流量计随着流量大小的变化,浮子在测量管中的垂直位置也发生相应的变化，通钢管过磁传递系统将浮子的位置传递到指示器的刻度盘上，指示流量值的大小。
 在M6、M8、M9指示器中，随动磁铁的转动被直接传送到刻度盘上； 在M7指示器中，随动磁铁的转动通过一个凸轮板使指针线性的指示流量值 的大小。

液氨计量表产品优势：

★ 压力损失小，叶轮具有防腐功能；

★ 采用*的超低功耗单片微机技术，整机功能强、功耗低、性能优越。

★ 具有非线性精度补偿功能的智能流量显示器。修正公式精度优于±0.02%

★ 仪表系数可由按键在线设置，并可显示在LCD屏上，LCD屏直观清晰，可靠性强

★ 采用EEPROM对累积流量、仪表系数掉电保护，保护时间大于10年

★ 采用高性能MCU中央处理器，完成数据采集处理显示输出、累积流量瞬时流量同

★ 屏显示方便的人机界面实现， 以标准485形式进行数据传输。

★ 采用全硬质合金（碳化钨）屏蔽式悬臂梁结构轴承，集转动轴承与压力轴承于一体，大大提高了轴承寿命，并可在有少量泥沙与污物的介质中工作。

★ 采用1Cr18Ni9Ti全不锈钢结构，（涡轮采用2Cr13）防腐性能好。

★ 容易维修，有自整流的结构，小型轻巧，结构简单，可在短时间内将其组合拆开，

★ 内部清洗简单。

★ 有较强抗磁干扰和振动能力、性能可靠、寿命长

★ 下限流速低,测量范围宽，

★ 现场显示型液晶屏显示清晰直观，功耗低，3V锂电池供电可连续运行5年以上，

★ 耐腐蚀，适用于酸碱溶液

笔者结合浙江江铜富冶和鼎铜业有限公司100kt/a粗铜搬迁改造和270 kt/a电解铜一期工程硫酸项目的自动化仪表设备的选型和使用维护情况, 对仪表自控系统进行介绍。该铜冶炼烟气制酸项目采用二转二吸生产工艺, 于2013年7月建成试生产, 设计生产能力429 kt/a[以w (H2SO4) 100%硫酸计]。该套系统大量使用温度、液位、压力、流量、浓度等带4~20 m A远传信号的仪表, DCS系统采用浙大中控ECS100系列。在前期的系统运行过程中, 发现部分现场检测仪表由于设计选型不当, 造成信号不稳定甚至腐蚀损坏仪表设备的现象, 随后对现场仪表设备进行了一次重新筛选, 对部分仪表选型进行了改进。

　　1 温度检测元器件的设计及改进[2]

　　硫酸生产过程中大批量选用热电偶、热电阻等温度检测元件。由于测量设备与介质直接接触, 大多又安装在带压设备上, 所以保护套管的选型、长短和安装方式尤为重要。

　　1.1 高温区域

　　在制酸转化系统区域内高温气态介质中使用的测温元件, 常规设计多使用分度号为K的热电偶, 保护套管选用316L不锈钢, 法兰式安装, 并选用耐高温的红木纸板垫片。

　　在使用过程中发现, 转化器内长度为5 m及3.5 m的热电偶元件在正常使用3年后均出现不同程度的磨损及难以插入和拔出的情况。由于转化器较高, 更换及检修具有很大的危险性。经多方面考虑, 在二期扩建项目硫酸二系统中采用器内加装316L不锈钢保护管方式, 增加器体测温元件的使用寿命及降低该区域的工作劳动强度。

　　1.2 强腐蚀带压区域

　　净化、干吸工序存在稀酸、浓酸及低温烟气等强腐蚀性介质, 一般设计均选用不锈钢热敷聚四氟乙烯防腐保护管的铂热电阻, 法兰式安装方式。用于液体介质的选用聚四氟乙烯垫片, 烟气介质选用石棉垫片。保护套管和垫片的正确选择与规范安装, 能减少腐蚀提高使用寿命。但是硫酸生产中液体介质中多含颗粒杂质, 大多测温元件又安装于泵的出口, 聚四氟乙烯保护管常被损坏, 导致不锈钢套管与介质直接接触而腐蚀损坏。高温烟气介质遇到停车检修或工艺不正常, 会形成冷凝酸, 聚集在不锈钢套管上, 也会引起套管腐蚀损坏。

　　净化系统板式换热器进出水温、干吸浓酸换热器进出水温、干吸循环泵出口酸温由于设计选型问题就曾出现过使用过程中保护套管断裂脱落的情况。经过研究发现问题是由于多方面因素造成: (1) 设计安装位置过于靠近设备本体流体冲刷压力过大; (2) 设计选型为普通直杆式, 抗压性能不足; (3) 设计保护管长度过长, 冲压易折断。在保证硫酸管道完整、安全、不增加新开孔的原则下, 对上述区域内的所有测温元件进行了改造, 由原有的直杆式改为倒锥式, 并在原有的保护管基础上进行了相对应的缩短。改造后运行2年多时间, 使用情况正常, 再无出现过因硫酸泄漏导致的停车情况。

　　2 压力检测元器件的设计及改进

　　2.1 设计选型

　　压力是工业生产中四大重要工艺参数之一, 有些物理量 (如温度、流量及液位) 也常采用间接测量压力的方法获得。在硫酸系统中, 常用的测压仪表是带远传的法兰式智能变送器 (ROSE-MOUNT3051系列) , 净化与干吸液体介质的测量多用隔膜式压力表, 转化及干吸系统气体介质的测量多采用智能压力变送器。

　　2.2 改进

　　1) 在一期工程硫酸项目中, 净化区域设计毛细管双法兰变送器选用316L膜片, 运行后相继出现不锈钢法兰被腐蚀, 316L法兰面出现漏酸事故, 经确认为膜片材质不适应工艺条件, 现场安装不规范等原因。经确认后将所有的毛细管法兰变送器换成哈氏C合金膜片后, 运行至今未出现膜片被腐蚀现象。

　　2) 现场接液面法兰被腐蚀情况较为严重, 净化区域多为玻璃钢材质管道, 安装法兰面是现场制作多为不平整面, 为降低漏液腐蚀风险的出现, 现将所有的接液面法兰改为整体聚四氟乙烯包裹式, 上述故障解决。

　　3) 转化干吸区域压力测量均在每个压力检测点前加装一个等通径的衬聚四氟乙烯碟阀或球阀, 遇到仪表故障需临时关闭阀门时不至于影响生产。对于硫酸生产中易产生冷凝酸和酸泥、出现引压管被腐蚀或堵塞的现象, 将取压管弯头朝上安装, 使冷凝物回流到设备管道;同时尽量减少引压管的长度和弯头数量, 降低堵塞程度, 还要尽可能地对引压管和设备连接处做好保温处理以减少冷凝现象的发生。

　　3 流量检测元器件的设计及改进[3]

　　3.1 设计选型

　　流量检测仪表按工作原理分为差压、浮子、容积式、靶式、涡轮、涡街、电磁、超声及明渠流量计等, 流量仪表的种类较多, 根据工艺介质与流量范围合理选择。

　　3.2 改进

　　1) 一期工程硫酸项目主风机风量测量选用比托管式流量计 (EMERSON阿牛巴) , 前期生产中使用效果较稳定, 但随着时间的推移也出现了不少问题, 风量显示值时常乱跳。检查发现由于主风机进口烟气是由干燥塔直接引过来, 烟气成份中含有微量的水分, 再加上定期的计划停机检修, 使得插入在管道中的比托管表面粘附一层较厚的绿色酸泥, 严重堵塞了比托管上的测量取样孔。在后期的改造过程中加装了定期反吹扫控制箱并结合每周2次的人工吹扫, 使用了1年多时间, 风量显示值乱跳动情况得以解决。

　　2) 一期项目中测酸介质的流量计选用的罗斯蒙特品牌电磁流量计。在个别钢衬聚四氟乙烯管道的安装位置, 由于管道法兰与电磁流量计法兰面安装了不合适的聚四氟乙烯垫, 造成渗液腐蚀, 后经系统停车重新安装后, 问题得以解决。

　　3) 接地问题。一期制酸系统共使用罗斯蒙特品牌电磁流量计24套, 其中溢流堰稀酸流量、废酸输送泵出口流量、中水补水流量、原液出口流量、石膏反应槽进液流量、污水中和进液流量、厂区回水系统流量共计7套配置接地环, 选用的是罗斯蒙特三电极一体式产品。在使用过程中发现溢流堰稀酸流量计时常出现不规则的数据晃动情况;其余6套产品则使用正常。该问题的出现一时无法解释原因, 经反复试验及排查, 发现该玻璃钢管道内的介质除稀酸、水、酸泥外还混合有不定量的金属离子颗粒, 后改进为三电极外加接地环, 问题得以解决。由此可见, 在制酸工艺中出现问题的可能性是多方面的, 需要维护人员具备极其丰富的现场实践经验及故障问题分析处理能力, 一味的按照常规思路考虑问题也是行不通的。

　　4 液位检测元器件的设计及改进

　　常用的液位测量仪表有超声波液位计、雷达液位计和远传磁翻板液位计。由于硫酸生产的密闭工艺特殊性, 不能正确反映和控制液位就有可能发生溢流造成环境污染或者缺水而损坏设备情况。一般设计均在干吸和净化区域使用雷达液位计, 为便于安装。常在槽盖上方开孔, 安装一个带法兰的套管, 将液位计装在套管上。在安装时要注意雷达液位计有测量盲区, 需尽量避开;如实在无法避开, 可调整雷达液位计的安装高度及角度, 依据设备的回波率, 达到可接受的大值。在净化一级动力波洗涤器和气体冷却塔、二级动力波洗涤器的上方由于不能安装雷达液位计, 开始设计是在塔体侧面延伸垂直一套管, 将雷达探头装在套管顶部。使用时因为集液槽内雾气大, 干扰声波, 而且斜测不能准确地测量实际液位。通过在实践工作中不断的摸索积累经验, 在该管道与雷达液位计接口法兰处人为进行垫高并开一个排气孔, 避免了雾气影响雷达信号的方向;改造之后仪表运行良好。需要注意的是, 超声波和雷达液位计的探头接触腐蚀介质, 要定期对探头清洗维护。

　　5 酸浓分析仪

　　目前, 国内硫酸生产中酸浓度的测量多采用电导分析法中的电磁感应法。电导传感器的取样有两种方式:采用无电极电导传感器 (俗称磁头) , 将二元液体介质取出, 流经装有传感器的测量槽来测量介质的电导率, 即抽出式取样;不取出酸样是将传感器经接管或三通插入介质流动的管道内测量, 即插入式取样或原位式取样。该项目实施过程中, 使用DKK硫酸浓度仪, 流通池用水平接管装在主管道上, 该套仪表内部存储器存有三维运算函数关系 (浓度、电导率、温度) , 比较以往的常规酸浓检测仪表具备更高的准确度和稳定性, 选用不同的检测探头, 其检测值可从0~2μs/cm到0~20 s/cm的电导率值。传感器的接触液体部分材质选用PFA即聚四氟乙烯, 具有很强的耐腐蚀性。使用3年多时间, 投运效果良好, 性能稳定、日常维护量小。

　　6 结语

　　基于自动化仪表设备对酸浓的准确测量和远程监控, 技术人员对硫酸生产控制系统及其参数进行调节与优化, 使控制系统更加适应生产工艺的要求, 充分实现了冶炼烟气条件下的自动串酸、自动产酸, 保持干吸循环槽液态平衡。硫酸生产过程工艺复杂, 介质腐蚀性强, 选择和安装仪表的要求严格, 只有加强日常维护、仪表的稳定与准确计量才能为提高硫酸产品的质量和数量提供保证

液氨流量计的技术参数：

测量范围:水（20℃）1-200000 l／h、空气（20℃，0．1013MPa）0．03－4000m3／h参见流量表，特殊流量可订制
量程比：标准型10：1 特殊型20：1

精度： 标准型1．5级 特殊型1．0级

压力等级：标准型： DN15－DN50 4.0MPa DN80-DN200 1.6MPa

特殊型： DN15－DN50 25MPa DN80-DN200 16MPa

液氨流量计夹套的压力等级为1．6MPa

液氨流量计特殊型在选型和订货前应与工厂协商

压力损失：7kPa-70kPa

介质温度：标准型：－80℃-＋200℃：PTFE：0℃－85℃

高温型：高可达400℃

介质粘度：DN15: <5mPa.s(F15.1-F15.3)、<30mPa.s(F15.4-F15.8)、DN25: <250mPFa.s、DN50-DN150: <300mPa.s

环境温度：液晶型－30℃－+85℃

指针型：－40℃－+120℃

液氨流量计连接形式：标准型：DIN2501标准法兰

特殊型：由用户的任意标准法兰或螺纹

电缆接口：M20＊1．5

液氨流量计供电电源：标准型24VDC二线制4－20mA（10．8VDC－36VDC ）

交流型：85－265VAC 50HZ

液氨计量表电池型：3．6V@4AH镍氢电池

报警输出：上限或下限瞬时流量报警

液氨计量表标准型：集电极开路输出（大100mA@30VDC内部阻抗100 欧）

特殊型：继电器输出（触点容量大5A@250VAC）

脉冲输出：累积脉冲输出，小间隔50毫秒

液氨计量表液晶显示：瞬时流量显示数值范围：0－50000

累计流量显示数值范围：0－99999999

防护等级：IP65

液氨流量计防爆标志：本安型iaⅡCT6 隔爆型dⅡCT6

金属管浮子流量计检测部分是由一个自下向上扩张的垂直锥形管和一个沿着锥形管轴可以上下自由移动的浮子组成。工作原理如图1所示，被测流体从下向上经过锥管和浮子形成的环隙时，浮子上、下端产生差压形成浮子上升的力。浮子在锥管中高度和通过的流量有着对应关系。

体积流量Q的基本方程式为：

式中α 仪表的流量系数，因浮子形状而异；

△F 流通环形面积，m2 ；

g 当地重力加速度，m/s2；

Vf 浮子体积，如有延伸体亦应包括，m3；

ρf 浮子材料密度，kg/m3；

Ff 浮子工作直径（大直径）处的横截面，m2；

Gf 浮子重量，kg。

式中d 浮子大直径（即工作直径），m;

h 浮子从锥管内径等于从浮子大直径处上升高度，m;

β 锥管的圆锥角；

a、b 为常数

从（1），（2），（3）公式可知，在一定的条件下，浮子在锥管内的高度与体积流量有一定的比例对应关系。读出浮子的高度，就可以知道相对应的体积流量，再通过转换器，将浮子的高度转换成所对应的体积流量所对应的刻度，这就是金属管浮子流量计的检测原理。

转换指示器

转换器实际上是将锥管内浮子的高度转换成所对应的体积流量的刻度。从输出信号来分：有就地显

示型和远传信号输出型：

就地显示型：由就地指示器中的随动磁钢与浮子内磁钢耦合，而发生转动，同时电动指针通过刻度盘指示出此时流量

智能远传型，由智能型指示器中的随动磁钢与浮子内磁钢耦合，而发生转动，同时带动传感磁钢及指针，通过一个磁传感器将磁场变化转化成电信号，经A/D转换，数字滤波，微处理器处理，D/A输出，LCD液晶显示，来显示出瞬时流量及累积流量大小。（如下图所示）

式中α 仪表的流量系数，因浮子形状而异；

△F 流通环形面积，m2 ；

g 当地重力加速度，m/s2；

Vf 浮子体积，如有延伸体亦应包括，m3；

ρf 浮子材料密度，kg/m3；

ρ 被测流体密度，如为气体是在浮子上游横截面上的密度，kg/m3；

Ff 浮子工作直径（大直径）处的横截面，m2；

Gf 浮子重量，kg。

流通环形面积与浮子高度之间的关系如式（3）所示，当结构设计已定，则d、β为常量。

式中d 浮子大直径（即工作直径），m;

h 浮子从锥管内径等于从浮子大直径处上升高度，m;

β 锥管的圆锥角；

LZ－列金属管浮子流量计流量选择表

液氨计量表外形结构：