質(zhì)量流量計(jì)在液氯充裝上的應(yīng)用

日期:2024-09-02 10:52
瀏覽次數(shù):1613
摘要:
質(zhì)量流量計(jì)在液氯充裝上的應(yīng)用

1、液氯充裝過程中流量計(jì)量的重要意義

    液氯是一種黃綠色透明液體,其成分組成為Cl2>96%(vol),H2O<0.015%(wt)。相對密度1.468(0℃),沸點(diǎn)-34.5℃,熔點(diǎn)-100.98℃,分子量70.91。常壓下即汽化成氣體,1kg液氯汽化后可得到300L氣體氯(干氯氣)。具有窒息的氣味,有強(qiáng)烈刺激臭和腐蝕性。性質(zhì)很活潑,雖不自燃,但可以助燃。在日光下與其它易燃?xì)怏w混合時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸,可以和大多數(shù)元素或化合物起反應(yīng)。劇毒。

   任何液氯容器,其充填系數(shù)均不得超過80%。因?yàn)橐郝乳_始進(jìn)入容器時(shí)溫度低,例如38℃時(shí),其壓力為1.0Mpa.g。假若液氯處于靜止不流動(dòng)狀態(tài),由于液氯會(huì)不斷吸收外界空氣中的熱量使溫度上升,而發(fā)生汽化致使體積膨脹;如果液氯在容器內(nèi)被裝滿,沒有自由空間允許其膨脹,液體又具有不可壓縮的性質(zhì),這時(shí)液氯隨著溫度上升就會(huì)產(chǎn)生巨大的壓強(qiáng),使容器爆破。假如液氯容器是裝滿的,不能自由膨脹,當(dāng)溫度上升到50℃,壓力可達(dá)到50Mpa.g。這將大大超過一般壓力容器所能承受的允許壓力。液氯鋼瓶也嚴(yán)禁充填系數(shù)超過80%,液氯槽車的設(shè)計(jì)溫度為50"C。

    液氯槽車充裝時(shí)有相的變化,是一個(gè)吸熱過程。一般充裝溫度低于室溫。充裝后.槽車溫度上升緩慢,這時(shí)液氯體積占槽車容積百分比隨之增大.氣相空間變小。如果過量充裝.溫度上升將導(dǎo)致壓力增加,這時(shí)內(nèi)壓上升將不是飽和蒸氣壓上升規(guī)律。壓力過高槽車罐體既有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

   我國對液氯容器及其充裝有嚴(yán)格的規(guī)定,并有公安、消防、安監(jiān)等部門在運(yùn)輸環(huán)節(jié)上進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督檢查,對過量充裝的處罰力度是相當(dāng)大的。為此,在液氯充裝時(shí)就要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督,防止過量充裝。一旦在過磅時(shí)發(fā)現(xiàn)過量充裝,處罰及卸載所需要的人力、物力和財(cái)力損失會(huì)很大。

    由此可見,液氯充裝過程中的計(jì)量就顯得十分重要。

2、液氯槽車充裝過程中的誤差分析

2.1 液氯槽車充裝裝置本身的誤差

   到目前為止,流量計(jì)還僅僅是用在液氯槽車的充裝裝置之上。而槽車充裝裝置的加工生產(chǎn)卻基本上是由用戶自己完成的。因此,各個(gè)用戶充裝裝置的結(jié)構(gòu)、控制部分及閥門等的設(shè)計(jì)選型,流量計(jì)的安裝位置也就各有不同。雖然流量計(jì)的計(jì)量精度較高。但是,由上述原因帶來的計(jì)量誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流量計(jì)本身的誤差。比如:由于用戶選用的閥門有氣動(dòng)的、有電動(dòng)的、也有手動(dòng)的。當(dāng)充裝開始時(shí)如果閥門打開的速度過快,就會(huì)造成閥前液氯的壓力急劇下降,從而產(chǎn)生液氯的氣化現(xiàn)象(參見圖一)。

 圖一、液氯溫度與飽和蒸汽壓圖

   而如果流量計(jì)的安裝位置距離閥門較近的話,就會(huì)造成流量計(jì)內(nèi)的液氯介質(zhì)氣化而出現(xiàn)兩相的情況。導(dǎo)致計(jì)量誤差的嚴(yán)重偏離。山東東營一家化工公司在其50萬噸離子膜燒堿項(xiàng)目的液氯充裝平臺(tái)上安裝了四臺(tái)進(jìn)口的世界品牌科氏質(zhì)量流量計(jì)。雖然流量計(jì)本身的性能和計(jì)量精度都很高,但用戶實(shí)際使用過程中,四臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的誤差均很大。充裝一輛20噸的槽車,流量計(jì)與稱重電子秤的*大的誤差接近或超過一噸,達(dá)到5%以上。可見,流量計(jì)供貨廠家一定要幫助用戶進(jìn)行流量計(jì)的選型,安裝位置的確定,并嚴(yán)格執(zhí)行安裝工藝。以及制定一套合理的充裝操作工藝規(guī)程。只有這樣才能盡量減少由充裝設(shè)備帶來的計(jì)量誤差。

2.2 充裝管道抽空帶來的誤差。

   按照<<液氯包裝工藝及**操作規(guī)程>>的要求,液氯槽車充裝設(shè)備必須設(shè)有兩條管道。即:一條液相管道和一條氣相管道。其中:液相管道用來充裝液氯的輸送;氣相管道用來在充裝之前對槽車罐體抽空和當(dāng)液氯充到規(guī)定容量后,對充裝連接管進(jìn)行抽空,至抽盡余氯為止。另外,有些用戶因?yàn)椴圮嚦溲b作業(yè)的工作量較小,不經(jīng)常裝車。為**起見還要將液相管道也進(jìn)行抽空。(見圖二)

圖二、液氯充裝平臺(tái)管道的規(guī)范配置
    由于液氯充裝這一特殊的**性要求,流量計(jì)在用于液氯槽車充裝計(jì)量時(shí),必須考慮上述因素所帶來的誤差。

    可以用下面公式計(jì)算出充裝管道抽空帶來的誤差量△:
Δ=L×0.785D2×ρ
式中:D---管道的內(nèi)徑尺寸
L---抽空部分管道的長度
ρ---液氯的工況密度

    多數(shù)情況下僅有充裝連接管需要抽空,該誤差相對于實(shí)際充裝量都是很小的,可以忽略。

    但當(dāng)液相管道也需要抽空時(shí),該誤差就一定要考慮。

    由于液氯充裝工藝的特殊性,流量計(jì)暫時(shí)還不能作為結(jié)算計(jì)量器具替代地中衡使用。

2.3 環(huán)境溫度的影響。

    因?yàn)?,用戶從液氯?chǔ)罐至充裝車位的距離各不相同,輸送管道的長短也就不同;輸送管道的口徑也各不相同,流速的差距也相當(dāng)大。在液氯充裝時(shí),如果輸送管道過長,閥門開得過大,勢必造成管道的壓力損失過大。在溫度不變的情況下,從液氯的飽和蒸汽壓圖(圖一)可以看出液氯就會(huì)出現(xiàn)氣化現(xiàn)象。且氣化的程度與充裝的流速成正比。由于液氯的熱膨脹系數(shù)很大,氯從液態(tài)變成氣態(tài)時(shí),體積增大約460倍。此時(shí),若流量計(jì)中的液氯呈兩相介質(zhì)。則計(jì)量數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生上百倍的誤差。此種情況在夏季高溫季節(jié)尤其嚴(yán)重。不但影響計(jì)量精度,也會(huì)影響充裝效率。

   在實(shí)際應(yīng)用過程中,我們就曾經(jīng)遇到過類似問題。魯西化工集團(tuán)液氯充裝站的一個(gè)槽車充裝位,距液氯儲(chǔ)罐的距離大約有50米,采用的是DN50的裸露管道輸送。在該管道上還開有三個(gè)給液氯鋼瓶充裝的分支。選用的質(zhì)量流量計(jì)安裝在裝車位下部,距充裝開閉閥門不足3米(見圖三)。

圖三、質(zhì)量流量計(jì)安裝位置

   冬季時(shí)由于環(huán)境溫度較低,流量計(jì)的工作比較正常。到了夏季,隨著溫度的升高,液氯既產(chǎn)生氣化現(xiàn)象,尤其是當(dāng)三個(gè)鋼瓶也同時(shí)充裝時(shí),流量計(jì)工作失常,嚴(yán)重時(shí)已無法計(jì)量。經(jīng)過與用戶協(xié)商,在裝車位流量計(jì)下游一側(cè)安裝了壓力表,制定了一個(gè)操作規(guī)程,控制充裝閥門開啟時(shí)保持管道內(nèi)的壓力在允許范圍之內(nèi)。同時(shí),對于所有液氯充裝輸送管道均進(jìn)行了保溫處理。從而,保證了流量計(jì)的穩(wěn)定工作。

2.4 外界振動(dòng)干擾的影響

   由于質(zhì)量流量計(jì)是依靠檢測管振動(dòng)代替其旋轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生科氏力來計(jì)量管道中介質(zhì)的質(zhì)量流量的。因此,實(shí)際使用中外界振動(dòng)干擾對其計(jì)量精度的影響是很大的。因干擾源各不相同,干擾頻率與振動(dòng)幅度也各有不同。我們無法給出定量的誤差分析。從實(shí)踐中我們感到,由于液氯充裝平臺(tái)的剛性一般都較差。在充裝操作過程中閥門的開閉,人員的走動(dòng),槽車中流體沖擊帶來的振動(dòng),對質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量精度都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。所以,質(zhì)量流量計(jì)的安裝位置、固定方式是實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須考慮的影響因素。

3、選用質(zhì)量流量計(jì)的必要性
   綜上所述,液氯的充裝計(jì)量是一個(gè)受多種因素影響的復(fù)雜的過程。不但要考慮各種影響因素,更要選用一種既具有較高的計(jì)量精度和穩(wěn)定性,又比較適合該計(jì)量環(huán)境的計(jì)量儀表。根據(jù)我公司多年的使用經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為在液氯充裝設(shè)備上使用科氏質(zhì)量流量計(jì)有如下優(yōu)點(diǎn):

3.1 不需要溫度壓力補(bǔ)償,直接測量介質(zhì)的質(zhì)量流量。
科氏力質(zhì)量流量計(jì)是目前世界上公認(rèn)的可直接測量介質(zhì)質(zhì)量流量的一種高精度流量儀表。因此,它不存在其他類型依靠密度補(bǔ)償運(yùn)算的質(zhì)量流量儀表,因壓力、溫度補(bǔ)償帶來的計(jì)量誤差。

3.2 計(jì)量準(zhǔn)確度高,穩(wěn)定性好。
由它的工作原理決定了其具有很高的質(zhì)量流量計(jì)量精度,以及較好的工作穩(wěn)定性。

3.3 無任何阻流元件,使用壽命較長。
科氏力質(zhì)量流量計(jì)的介質(zhì)流道是光滑的管道,內(nèi)部沒有任何阻流元件。因此,它的壓力損失小,使用壽命長。

3.4 實(shí)現(xiàn)在線溫度、密度監(jiān)控,防止氣化發(fā)生。
科氏質(zhì)量流量計(jì)不但是一種高精度的流量儀表,它還是一個(gè)在線溫度計(jì)和高精度(0.2%)的在線密度計(jì)??梢詫τ谝郝冗M(jìn)行實(shí)時(shí)的在線溫度和密度監(jiān)控,從而防止氣化的發(fā)生。

3.5 調(diào)試簡單,維修費(fèi)用低。
科氏質(zhì)量流量計(jì)需要用戶設(shè)定的參數(shù)極少。只要嚴(yán)格按照安裝技術(shù)要求安裝,調(diào)試過程僅是一個(gè)校零點(diǎn)的簡單工作。而且,因?yàn)樵摿髁坑?jì)基本上沒有易損件。除人為因素以外,運(yùn)行中基本不會(huì)出現(xiàn)故障。所以,維護(hù)、維修費(fèi)用極低。

4、液氯槽車充裝中使用質(zhì)量流量計(jì)的幾點(diǎn)建議
4.1質(zhì)量流量計(jì)要盡量遠(yuǎn)離灌裝出口安裝,尤其是盡量不要安裝在操作平臺(tái)上面。因?yàn)?,一方面槽車灌裝開始初期,由于罐體內(nèi)的壓力很低,液氯的流速較高,在靠近出口的閥門、法蘭等處會(huì)因局部壓力損失過大而產(chǎn)生局部氣化現(xiàn)象。使質(zhì)量流量計(jì)無法正常運(yùn)行。另一方面,在此位置安裝會(huì)不可避免的將一些外來振動(dòng)干擾引入流量計(jì),造成計(jì)量誤差。

4.2質(zhì)量流量計(jì)要盡量靠近地面安裝,并且在地上對流量計(jì)兩端做堅(jiān)固的支撐。如果,因條件不具備,只能做架空安裝時(shí),也一定要對流量計(jì)的兩端做比較穩(wěn)定的支撐。實(shí)踐證明這一點(diǎn)對流量計(jì)的正常工作,也是十分重要的。

4.3在質(zhì)量流量計(jì)選型時(shí),盡量使常用流量落在流量計(jì)量程范圍的1/2—2/3之間。以減少由于液氯充裝過程的后期,由于罐體內(nèi)壓過大致使瞬時(shí)流量過小而造成的計(jì)量誤差。

4.4充裝控制閥門的開關(guān)速度要控制在適當(dāng)?shù)姆秶???刂频囊罁?jù)是保持流量計(jì)所在管道內(nèi)介質(zhì)的壓力在穩(wěn)定的液態(tài)范圍內(nèi)(可以參考圖一的數(shù)據(jù))。采用手動(dòng)閥門的場合,可以人工觀察該管段的壓力表的讀數(shù)在許用范圍。如果是采用自動(dòng)閥門控制的場合,可以采取由壓力信號(hào)控制閥門開關(guān)速度的方案。

4.5 所有液氯輸送管道都要進(jìn)行完善的保溫處理。

4.6全部管道、閥門和流量計(jì)安裝完成后一定要進(jìn)行高速吹掃。這是所有質(zhì)量流量計(jì)安裝完成后必須做的一項(xiàng)工作。因?yàn)?,如不吹掃干凈。?dāng)有雜物存留在質(zhì)量流量計(jì)的檢測管內(nèi),且無規(guī)則分布時(shí),就會(huì)造成流量計(jì)嚴(yán)重超差。

我們在多家用戶使用質(zhì)量流量計(jì)作為液氯充裝計(jì)量的經(jīng)驗(yàn)證明,只要充分考慮到液氯充裝的特殊性,提前消除產(chǎn)生誤差的因素,充裝計(jì)量的誤差完全可以控制在1%以內(nèi)。以上是我們在液氯充裝計(jì)量過程中使用科氏質(zhì)量流量計(jì)的一點(diǎn)體會(huì),愿與同行及用戶共同探討。以便于推廣使用。

備注:
壓力單位:MPa.g-----兆帕.表壓力 MPa.a-----兆帕.**壓力

浙公網(wǎng)安備 33010402003487號(hào)