液蜡流量计在双氧水厂流量测量中的应用
点击次数：1789 发布时间：2020-08-13 09:31:55
液蜡流量计由传感器和转换器两部分构成。它是基于法拉*电磁感应定律工作的，用来测量电导率大于5μS/cm导电液体的体积流量，是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。除可测量一般导电液体的体积流量外，还可用于测量强酸强碱等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量。由于电磁流量计的优点诸多，因此被广泛应用于石油、化工、化纤、冶金、轻纺、造纸、制糖、给排水、环保、食品等工业部门及市政管理，水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。
某双氧水厂上年产万吨双氧水工艺，根据设计要求共有三个流量测量点采用液蜡流量计：
入萃取塔纯水流量调节液蜡流量计PN40DN200~3m3/h：
进氢化液白土床流量指示液蜡流量计PN40DN650~60m3/h：
去成品库稀品双氧水流量指示累积液蜡流量计PN40DN200~16m3/h。
自从万吨双氧水开车以来，入萃取塔纯水流量和去成品库稀品双氧水流量指示累积的液蜡流量计一直能够运行稳定、计量准确，而进氢化液白土床流量指示得液蜡流量计却不能正常显示进氢化液白土床流量。
1、故障分析
在中央控制室DCS系统特性曲线显示为不规则脉动，脉宽、峰值和周期周不固定。如图1—1所示，我们根据实际情况，对管道工艺安装、周围干扰源，仪表本身，被测介质等进行分析.*终认定是流量计选型不当引起的故障.*终将液蜡流量计更换为涡街流量计仪表测量终于正常。
被测液从A流向B(如图1-2)，传感器水平安装，电*水平，传感器下游2m处装有调节阀，从图中可以排除由于传感器中急剧潴留气和传感器后无背压等情况导致的测量脉动情况产生。
如果被测液确认是工艺操作原因，流体确实发生脉动，此时流量计仅如实反映流动状况，脉动结束后故障可自行消除。经工艺确认可以保证被测液是满管，并且被测液中没有气泡。
我们组织工艺和操作人员在控制室通过DCS给现场信号，保持调节阀开度不变，给压泵保持转速恒定，我们保证了被测液流速，被测液入传感器前不存在脉动情况，仪表仍不能正常工作。所以排除了工艺脉动扰动情况的发生。
我们试图稳定管道内被测液体的流速在2m/s左右，压力0.6MPa温度为常温。而流量计的测量范围在0.1—15m/s，工作压力是1.6MPa在*低量程限值之上，变送器完全可以正常工作。
没有发现因配比混合容器搅拌时混入空气及泵吸入端或管系其他局部产生密封不良的场所吸入空气等；
1.2周围环境干扰故障分析
双氧水厂环境条件比较好，离主厂区比较远，厂内虽然有焦油，粉煤灰，氨气泄露等问题。但是对这里影响不大，所以没有考虑信号回路端子等的绝缘性改变等问题。由于现场施工已经结束，所以没有电气部门在现场作业，传感器周围也不存在大型泵，所以可以排除杂散电流产生的电磁干扰。转换器壳体接地端子PE用1.6mm2接地铜线接大地，从转换器壳体到大地的接地电阻为小于10Ω。且没有与其它电器设备的接地线共用，而是采用单独接地。
1.3仪表本身常见故障分析
(1) 检查仪表供电及信号线：液蜡流量计采用220VAC电源从配电柜经电缆引入仪表.电缆走线从汇线槽连接到流量计，经检查中间没有因施工引起的外皮破损漏电情况。在流量计端和配电柜分别用万用表检测，经多次检查配电柜输出各端口电压稳定流量计端也有稳定电压信号，同时对供电电源连线进行紧固。信号线走线从流量计经汇线槽进入配电柜。经检查信号没有因施工引起的外皮破损情况.绝缘性能完好；信号电缆无松动现象.主电源和激磁电流熔丝都完好。由此可排除电源供电系统和信号线接触不良的问题。
(2) 检查DCS组态参数及转换器参数设置；仪表参数确定仪表的运行状态、计算方法、输出方式及状态。正确地选用和设置仪表参数.可使仪表运行在*佳状态，并得到较高的测量显示精度和测量输出精度。
我们组织工程师对组态参数进行了研究，进入DCS组态画检查测量点FT-125，量程设置范围60m3/h下限0.经多方确认该设置符合工艺要求。到现场检查转换器的参数设定值。重新对转换器设定值进行设定.并对转换器的零点、满度值进行校验。我们详细检查了转换器仪表量程、阻尼时问励磁频率等参数设定。
为减缓脉动对仪表的影响通常可采取提高液蜡流量计激磁频率或增加电阻尼；现场动力源不存在往复泵或膜片泵，我们考虑暂时不需要增加气容室或阻流器件，而且现场施工比较困难.也考虑到这样会增加仪表的维护量和误差概率.所以我们采取在一定范围内不断增加阻尼来减小脉动影响。我们多次对这2个参数进行调节，仍不能达到稳定参数的目的。
下游调节阀进行安装的时候曾多次进行0.50％、100％校验.而且我们把下游调节阀全开试验，结果显示应该不是阀门的问题。
管道内被测也流动方向与液蜡流量计标定方向一致.即使出现方向相反也可以直接在流量计上调节。
(3) 变送器由于液蜡流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高若附着层电导率与液体电导率相近.仪表还能正常输出信号.只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障：若是高电导率附着层，电*问电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电*表面被绝缘而断开测量电路变送器内部电路板为插件结构.经检查无松动现象，接线盒无进水或被腐蚀情况。变送器内壁电*测量的是氢化液.这种介质是由四分之一的磷酸三辛酯和四分之三的芳烃和一定比例的2一乙基蒽醌混合而成不会对电*产生影响.没有产生疤层现象。
(4) 检查传感器完好性和测量管内壁状况；主要检查各接线端于和激磁线圈完好性.以及测量管内壁状况。激磁线圈及其系统出现的故障常有：
(1) 线圈断开；
(2) 线圈或其端子绝缘下降；
(3) 匝间短路。三类故障中以绝缘下降出现的频度相对较高。线圈断开和绝缘下降可方便地川万用电表和兆欧表检查。匝问短路检查就相对复杂些.*先新装液蜡流量计启用前用电*测其直流电阻值和测量时环境温度并记录作为参照值。检查故障时若出现人范围匝问短路，用万用表测量电阻就可作出判断；若是少数匝问短路或要证明未发生短路。还必须用电桥测量.并作必要铜电阻温度系数修正。
1.4被测工作液方面常见问题分析
有3种因素会使输出晃动。它们是：
(1) 液体中含有固相颗粒或气泡；
(2) 双组分液体中二种液体电导率不同而末均匀混合，或管道化学反应尚未完全完成；
(3) 液体的电导率接近下限值。
(4) 双氧水生产采用蒽醌法钯催化剂固定床氢化工艺，该法以重芳烃和磷酸三辛酯为溶剂，以2-乙蒽醌为溶质.配成工作液，工作液与氢气在钯剂的作用下催化氢化，得到氢蒽醌溶液即氢化液，氢化液经空气氧化.得到H202和蒽醌的混合液即氧化液氧化液经萃取分离出H202.再经净化处理为合格的H202(275％)。分享出的蒽醌溶液经后处理除去其中夹带的H202，作为工作液返回氢化工序。稀品H202还可经精馏浓缩成浓品H202。整个工艺过程中，蒽醌、芳烃和磷酸三辛酯组成的工作液循环使用.流量计测量的是氢化液.这种介质属于有机物混合液不会产生固相颗粒.液体即使含有少量细小气泡通常不影响正常测量。
只有*三个原因比较可疑。然而查了很多资料也没有查到氢化液的具体电导率.只是从它是一种机物混合液角度分析，由于有机物大部分是共价化合物不能电离，没有载流子形成.所以它的导电性应该都不怎么好，而液蜡流量计测量的介质的电导率至少要大于20S/cm.所以我们判断问题可能出现在这里。于是.我们与厂家协商将液蜡流量计更换为涡街流量计.重新安装完成后仪表完全能够正常显示流量值。
2、结语
流量测量一是测量方式可靠，即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。为此.不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。量程范围的选择，主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载.损坏仪表：选大了有碍于测量的准确性。一般选为实际运行中*大流量值的12—13倍。安装在生产管道上长期运行的接触式仪表，还应考虑流量测量元件所造成的能量损失。
总之没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应的，不同的测量方式和结构要求不同的测量操作、使用方法和使用条件每种型式都有它特有的优缺点。因此.应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的，既安全可靠又经济耐用的*佳型式。
某双氧水厂上年产万吨双氧水工艺，根据设计要求共有三个流量测量点采用液蜡流量计：
入萃取塔纯水流量调节液蜡流量计PN40DN200~3m3/h：
进氢化液白土床流量指示液蜡流量计PN40DN650~60m3/h：
去成品库稀品双氧水流量指示累积液蜡流量计PN40DN200~16m3/h。
自从万吨双氧水开车以来，入萃取塔纯水流量和去成品库稀品双氧水流量指示累积的液蜡流量计一直能够运行稳定、计量准确，而进氢化液白土床流量指示得液蜡流量计却不能正常显示进氢化液白土床流量。
1、故障分析
在中央控制室DCS系统特性曲线显示为不规则脉动，脉宽、峰值和周期周不固定。如图1—1所示，我们根据实际情况，对管道工艺安装、周围干扰源，仪表本身，被测介质等进行分析.*终认定是流量计选型不当引起的故障.*终将液蜡流量计更换为涡街流量计仪表测量终于正常。
被测液从A流向B(如图1-2)，传感器水平安装，电*水平，传感器下游2m处装有调节阀，从图中可以排除由于传感器中急剧潴留气和传感器后无背压等情况导致的测量脉动情况产生。
如果被测液确认是工艺操作原因，流体确实发生脉动，此时流量计仅如实反映流动状况，脉动结束后故障可自行消除。经工艺确认可以保证被测液是满管，并且被测液中没有气泡。
我们组织工艺和操作人员在控制室通过DCS给现场信号，保持调节阀开度不变，给压泵保持转速恒定，我们保证了被测液流速，被测液入传感器前不存在脉动情况，仪表仍不能正常工作。所以排除了工艺脉动扰动情况的发生。
我们试图稳定管道内被测液体的流速在2m/s左右，压力0.6MPa温度为常温。而流量计的测量范围在0.1—15m/s，工作压力是1.6MPa在*低量程限值之上，变送器完全可以正常工作。
没有发现因配比混合容器搅拌时混入空气及泵吸入端或管系其他局部产生密封不良的场所吸入空气等；
1.2周围环境干扰故障分析
双氧水厂环境条件比较好，离主厂区比较远，厂内虽然有焦油，粉煤灰，氨气泄露等问题。但是对这里影响不大，所以没有考虑信号回路端子等的绝缘性改变等问题。由于现场施工已经结束，所以没有电气部门在现场作业，传感器周围也不存在大型泵，所以可以排除杂散电流产生的电磁干扰。转换器壳体接地端子PE用1.6mm2接地铜线接大地，从转换器壳体到大地的接地电阻为小于10Ω。且没有与其它电器设备的接地线共用，而是采用单独接地。
1.3仪表本身常见故障分析
(1) 检查仪表供电及信号线：液蜡流量计采用220VAC电源从配电柜经电缆引入仪表.电缆走线从汇线槽连接到流量计，经检查中间没有因施工引起的外皮破损漏电情况。在流量计端和配电柜分别用万用表检测，经多次检查配电柜输出各端口电压稳定流量计端也有稳定电压信号，同时对供电电源连线进行紧固。信号线走线从流量计经汇线槽进入配电柜。经检查信号没有因施工引起的外皮破损情况.绝缘性能完好；信号电缆无松动现象.主电源和激磁电流熔丝都完好。由此可排除电源供电系统和信号线接触不良的问题。
(2) 检查DCS组态参数及转换器参数设置；仪表参数确定仪表的运行状态、计算方法、输出方式及状态。正确地选用和设置仪表参数.可使仪表运行在*佳状态，并得到较高的测量显示精度和测量输出精度。
我们组织工程师对组态参数进行了研究，进入DCS组态画检查测量点FT-125，量程设置范围60m3/h下限0.经多方确认该设置符合工艺要求。到现场检查转换器的参数设定值。重新对转换器设定值进行设定.并对转换器的零点、满度值进行校验。我们详细检查了转换器仪表量程、阻尼时问励磁频率等参数设定。
为减缓脉动对仪表的影响通常可采取提高液蜡流量计激磁频率或增加电阻尼；现场动力源不存在往复泵或膜片泵，我们考虑暂时不需要增加气容室或阻流器件，而且现场施工比较困难.也考虑到这样会增加仪表的维护量和误差概率.所以我们采取在一定范围内不断增加阻尼来减小脉动影响。我们多次对这2个参数进行调节，仍不能达到稳定参数的目的。
下游调节阀进行安装的时候曾多次进行0.50％、100％校验.而且我们把下游调节阀全开试验，结果显示应该不是阀门的问题。
管道内被测也流动方向与液蜡流量计标定方向一致.即使出现方向相反也可以直接在流量计上调节。
(3) 变送器由于液蜡流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高若附着层电导率与液体电导率相近.仪表还能正常输出信号.只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障：若是高电导率附着层，电*问电动势将被短路；若是绝缘性附着层，电*表面被绝缘而断开测量电路变送器内部电路板为插件结构.经检查无松动现象，接线盒无进水或被腐蚀情况。变送器内壁电*测量的是氢化液.这种介质是由四分之一的磷酸三辛酯和四分之三的芳烃和一定比例的2一乙基蒽醌混合而成不会对电*产生影响.没有产生疤层现象。
(4) 检查传感器完好性和测量管内壁状况；主要检查各接线端于和激磁线圈完好性.以及测量管内壁状况。激磁线圈及其系统出现的故障常有：
(1) 线圈断开；
(2) 线圈或其端子绝缘下降；
(3) 匝间短路。三类故障中以绝缘下降出现的频度相对较高。线圈断开和绝缘下降可方便地川万用电表和兆欧表检查。匝问短路检查就相对复杂些.*先新装液蜡流量计启用前用电*测其直流电阻值和测量时环境温度并记录作为参照值。检查故障时若出现人范围匝问短路，用万用表测量电阻就可作出判断；若是少数匝问短路或要证明未发生短路。还必须用电桥测量.并作必要铜电阻温度系数修正。
1.4被测工作液方面常见问题分析
有3种因素会使输出晃动。它们是：
(1) 液体中含有固相颗粒或气泡；
(2) 双组分液体中二种液体电导率不同而末均匀混合，或管道化学反应尚未完全完成；
(3) 液体的电导率接近下限值。
(4) 双氧水生产采用蒽醌法钯催化剂固定床氢化工艺，该法以重芳烃和磷酸三辛酯为溶剂，以2-乙蒽醌为溶质.配成工作液，工作液与氢气在钯剂的作用下催化氢化，得到氢蒽醌溶液即氢化液，氢化液经空气氧化.得到H202和蒽醌的混合液即氧化液氧化液经萃取分离出H202.再经净化处理为合格的H202(275％)。分享出的蒽醌溶液经后处理除去其中夹带的H202，作为工作液返回氢化工序。稀品H202还可经精馏浓缩成浓品H202。整个工艺过程中，蒽醌、芳烃和磷酸三辛酯组成的工作液循环使用.流量计测量的是氢化液.这种介质属于有机物混合液不会产生固相颗粒.液体即使含有少量细小气泡通常不影响正常测量。
只有*三个原因比较可疑。然而查了很多资料也没有查到氢化液的具体电导率.只是从它是一种机物混合液角度分析，由于有机物大部分是共价化合物不能电离，没有载流子形成.所以它的导电性应该都不怎么好，而液蜡流量计测量的介质的电导率至少要大于20S/cm.所以我们判断问题可能出现在这里。于是.我们与厂家协商将液蜡流量计更换为涡街流量计.重新安装完成后仪表完全能够正常显示流量值。
2、结语
流量测量一是测量方式可靠，即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。为此.不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。量程范围的选择，主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载.损坏仪表：选大了有碍于测量的准确性。一般选为实际运行中*大流量值的12—13倍。安装在生产管道上长期运行的接触式仪表，还应考虑流量测量元件所造成的能量损失。
总之没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应的，不同的测量方式和结构要求不同的测量操作、使用方法和使用条件每种型式都有它特有的优缺点。因此.应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的，既安全可靠又经济耐用的*佳型式。