用質(zhì)量流量計與壓力變送器測量塔內(nèi)液體密度的比較

0 引言

隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，國內(nèi)大型火力發(fā)電廠基本都上馬了煙氣脫硫工程，而在濕法脫硫工程中經(jīng)常需要實時在線測量吸收塔內(nèi)的液體密度（如石灰石漿液、硫銨等）。本文將介紹2種測量液體密度的方法，并從安裝和價格2個方面進(jìn)行比較。

1 用質(zhì)量流量計測量密度

1.1 質(zhì)量流量計介紹

現(xiàn)階段各濕法脫硫工程中普遍使用的是科氏力質(zhì)量流量計。質(zhì)量流量計是根據(jù)科里奧利力原理制造的一種新型的直接測量封閉管道內(nèi)流體質(zhì)量流量的測量儀表，其一般由信號測量傳感器和信號轉(zhuǎn)換器2部分組成。法國物理學(xué)家科里奧利在1832年研究水輪機(jī)時發(fā)現(xiàn)，流體在旋轉(zhuǎn)的管內(nèi)流動時會對管壁產(chǎn)生一個力，這就是科里奧利力，簡稱科氏力。

1.2 質(zhì)量流量計的安裝要求

質(zhì)量流量計的安裝一般都需要考慮必要的前后直管段要求，要盡量遠(yuǎn)離節(jié)流裝置，如閥門、孔板等。質(zhì)量流量計經(jīng)常采用旁路安裝方式，此時需保證流經(jīng)質(zhì)量流量計的介質(zhì)流速不能低于1m/s，防止介質(zhì)在質(zhì)量流量計內(nèi)沉積造成堵塞，并考慮在安裝管路上設(shè)置自動排污及沖洗閥門。有的廠家建議將質(zhì)量流量計垂直安裝于泵下游（避免被抽真空）垂直管道的最低點處，由于介質(zhì)從下往上流，往往會給管道工藝設(shè)計帶來一定的不便。由于在濕法脫硫工程中被測量的介質(zhì)具有酸性和較高的含固量，在稍大的流速下就會對質(zhì)量流量計造成較大的磨損，所以，在選型時要考慮其材質(zhì)能耐酸及耐磨損（一般可以考慮哈氏合金）。

1.3 質(zhì)量流量計的缺點

在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，科氏力質(zhì)量流量計在剛開始使用時一般都比較準(zhǔn)確，精度也很高。在使用一段時間后，可能由于操作環(huán)境惡劣的緣故，測量管路不斷振動，其測量值往往不準(zhǔn)確；同時，在使用過程中要經(jīng)常對其進(jìn)行沖洗，否則極易堵塞。另外，科氏力質(zhì)量流量計價格很高，一般在10萬元以上，較便宜的也要五六萬元。

2 用隔膜式壓力變送器測量密度

2.1 安裝方法及原理

利用壓力變送器來間接測量塔內(nèi)液體密度，安裝簡單，價格便宜，可應(yīng)用于精度要求不是特別高的場合。其測量方法如下：在吸收塔底部相對位置上、下2點安裝2個隔膜法蘭式壓力變送器。為了防止塔內(nèi)介質(zhì)沉降凝結(jié)，吸收塔上一般都安裝了大型攪拌器。攪拌器不斷攪拌，介質(zhì)就不會凝結(jié)，但在吸收塔最底部，由于攪拌器作用不到，隨著介質(zhì)固體顆粒的不斷沉降，肯定會淤積凝結(jié)。所以，壓力變送器的安裝位置要離吸收塔最底部有一段距離，通常為1.3m左右。2個壓力變送器之間的高度差Δh為已知值。其原理如圖1所示。

圖1 壓力變送器測量原理

根據(jù)阿基米德定律p=ρgh可知，p1=ρgh1，p2=ρgh2，所以有Δp=p1-p2=ρgh1-ρgh2=ρg（h1-h2）=ρgΔh，求得ρ=Δp/（gΔh）。

在求得介質(zhì)密度ρ后，可通過h1=p1/（ρg），h=h1+h0求得塔內(nèi)的實際液位。在測量精度要求不高的情況下，可假定密度ρ為已知定值，通過這種方法直接用一個壓力變送器測得液位。由于吸收塔內(nèi)液位是相對波動的，所以，壓力變送器實際測得的壓力值本身就有誤差。濕法脫硫工程對塔內(nèi)液位控制精度要求不是很高，這一誤差不影響系統(tǒng)運行，可忽略。但塔內(nèi)介質(zhì)液位是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一個重要參數(shù)，通常采用“二選一”或“三選二”的冗余設(shè)計。

2.2 壓力變送器的選型

由于測量方法本身存在誤差，所以通常要求使用測量精度較高的隔膜式法蘭壓力變送器。由于塔內(nèi)介質(zhì)易表面凝結(jié)，所以一般選用法蘭直徑較大的變送器（如DN80）并在選型時配帶沖洗環(huán)，以便凝結(jié)堵塞時用沖洗水沖洗維護(hù)。為了適應(yīng)酸性環(huán)境，變送器接液材料通常選用哈氏合金。3051L型液位變送器本身液位測量精度達(dá)0.075%，小巧而質(zhì)輕，易于安裝與維護(hù)。此種壓力變送器目前市場價格一般為七八千元，遠(yuǎn)低于科氏質(zhì)量流量計的價格，而且安裝簡單，不占空間，無特殊要求，但要防止測量計接液面凝固堵塞。

3 結(jié)論

綜上所述，對于測量塔內(nèi)液體的密度，用質(zhì)量流量計測量精度高，但安裝管路復(fù)雜、價格昂貴；而用壓力變送器測量的缺點是精度不太高，但安裝簡單、運行穩(wěn)定、易維護(hù)，最重要的是價格便宜。在脫硫工程競爭越來越激烈，合同價越來越低的情況下，使用壓力變送器測量密度是一個不錯的選擇，在許多工程中得到了實際應(yīng)用。(end) 矢量控制相關(guān)文章:矢量控制原理
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