尿素装置中流量仪表的选型及方案设计

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    化工生产过程中,为了有效指导生产操作、监视和控制生产,必须经常地检测生产过程中各种介质(液体、气体、蒸汽和固体)等的流量,以便为管理和控制生产提供依据。所以流量检测是化工生产过程中最重要的环节之一。

    流量测量仪表种类繁多,测量方法也多种多样,按流量原理分类:力学原理、动量守恒原理、电学原理和声学原理等;按流量计分类:差压式、浮子式、容积式、涡街式、电磁式、超声波式和科里奥利式等;按安装方式分类:封闭管道、插入式等^[1-2]。

    流量检测仪表的选用应兼顾实用和经济两个方面,该文结合尿素装置的工艺特点,详细介绍尿素装置中几种流量仪表的选型应用、各自的安装要求以及设计中需要注意的一些问题。

    1　尿素装置中的流量测量

    1.1　差压式流量计

    1.1.1　标准孔板

    标准节流装置在各类流量检测仪表中有着明显的前期投资价格优势,且应用历史悠久,标准化程度高,一般流体、液体、蒸汽流量的测量,优先选用标准节流装置———标准孔板。

    GB/T 2624-2006[2]明确指出:“GB/T 2624.2—2006仅适用于在整个测量段内保持亚音速流动且可被认为是单相的流体,不适用于脉动流的测量,不涉及孔板用于管道公称通径小于50 mm或大于1 000 mm,或管道雷诺数低于5 000的场合[3]。

    因此,尿素工艺中的洁净介质,如低压蒸汽、蒸汽冷凝液在满足公称通径: 50 mm≤D<400 mm以及量程比(即最大流量与最小流量的比值)小于3∶1的情况下,均选用标准孔板测量其流量。

    标准孔板在安装设计时应保证流体流过的管线必须是圆形截面的、流体应充满测量段内的管道,对孔板前后的直管段也有严格的要求,根据不同的管道布置情况和不同的β值(孔板开孔直径和管道内径的比值)有不同的最短前后直管段要求,具体的长度要求可参见GB/T 2624.2—2006《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分:孔板》表3。值得注意的是,前后直管段的内径需要和孔板安装处测量管道的内径相一致,以保证被测流体在管道中的稳流要求。

    1.1.2　德尔塔巴

    德尔塔巴也是一种基于差压式工作原理的流量测量仪表,它是一种插入式安装的流量传感器。在流体通过的管道中,插入一根金属管,管子前后各钻有一排孔,分别为高压孔和低压孔,安装时,高压孔始终面对流体流动的方向。高低压差的平方值即反映了测量截面上平均流速的大小,而平均流速与流量成正比。

    德尔塔巴具有结构简单,压损小的特点,在尿素工艺中,大管径、大流量的蒸汽冷凝液、低压蒸汽的流量测量不在少数,为了使得流量仪表造成的永久压力损失尽量小,降低能耗从而减小工厂的运行成本,笔者针对公称通径在400 mm以上的蒸汽冷凝液、低压蒸汽、冷却水选用德尔塔巴测量其流量。同时,考虑到安装方便简单,小管径(D<50 mm)的干净介质的流量测量,也采用了法兰连接的管道式德尔塔巴。