科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在聚酰胺工藝中的應(yīng)用

劉訓(xùn)福 連云港沃利工程技術(shù)有限公司北京分公司 北京 100101

在聚酰胺工藝中，熔融的己內(nèi)酰胺經(jīng)過泵輸送至中間罐，同時(shí)與一定比例的助劑二氧化鈦、醋酸等混合后送入到加壓聚合反應(yīng)器進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)后的低聚物通過齒輪泵送入后聚合反應(yīng)器完成縮聚反應(yīng)，聚合物通過齒輪泵送到主帶頭，經(jīng)冷卻、固化后經(jīng)切粒機(jī)完成切粒。切粒經(jīng)過萃取水和干燥工藝后輸送打包裝袋，進(jìn)行下一步的加工。

在該工藝中，主要有兩個(gè)地方使用到科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，一是己內(nèi)酰胺的輸送計(jì)量，二是匯合后的助劑輸送至中間罐的計(jì)量控制。助劑的計(jì)量關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，生產(chǎn)全消光產(chǎn)品和半消光產(chǎn)品對計(jì)量的控制有著嚴(yán)格的要求。

1 選型

基于使用經(jīng)驗(yàn)，主要有兩種流量計(jì)用于助劑混合液的測量，即橢圓齒輪流量計(jì)和科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。橢圓齒輪流量計(jì)的精度能達(dá)到±0.5%；科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的精度能達(dá)到±0.1%，如果現(xiàn)場標(biāo)定，能達(dá)到±0.05%的精度。橢圓齒輪流量計(jì)安裝需要過濾器，在使用過程中會容易卡死，需要定期檢查，另外體積和維修工作量大，也是此流量計(jì)的軟肋。綜上，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)有著更好的應(yīng)用前景。

1.1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)測量原理

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)測量主要由測量管、驅(qū)動(dòng)線圈、傳感器組成。在儀表工作時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)測量管振動(dòng)，產(chǎn)生正弦波，通過傳感器檢測測量管之間的相位差，相位偏移與質(zhì)量流量成正比，密度測量通過振動(dòng)頻率來測量。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的工作原理是：介質(zhì)經(jīng)測量管流動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)通過曲線形成旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)，進(jìn)而產(chǎn)生科里奧利效應(yīng)。通過傳感器檢測流量管的頻率、振幅和相位差的變化，得出質(zhì)量流量和密度值。

1.2 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的種類

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的種類呈現(xiàn)多樣化，按照測量管的形狀進(jìn)行分類，主要有直管式和彎管式兩大類。彎管式又分為淺彎管、U形管和Ω形等形式，每種形式的測量管又分為單管和雙管等。根據(jù)工藝要求以及通過與供應(yīng)商的詳細(xì)溝通，最終選定雙管微彎管型質(zhì)量流量計(jì)，見圖1。相較于直管形，微彎管有著更好的靈敏度，并且精度和壓損都能滿足應(yīng)用工況。

圖1 雙管微彎管形質(zhì)量流量計(jì)

1.3 選型中的注意事項(xiàng)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)可根據(jù)工藝需求的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，主要的測量數(shù)據(jù)有質(zhì)量流量、總量、密度、溫度等參數(shù)。通過4～20mA信號傳輸?shù)膮?shù)較少，如果需測量更多相關(guān)參數(shù)，可以通過總線的方式傳輸，例如PROFIBUS、FF和Modbus RTU等方式。在聚酰胺工藝中，主要用于測量質(zhì)量流量和密度，采用4～20mA信號傳至DCS系統(tǒng)用于計(jì)量和控制。

(1)由于助劑管道采用保溫，質(zhì)量流量計(jì)采用夾套式，預(yù)留DN15保溫介質(zhì)連接口。

由于工藝介質(zhì)溫度不高，故采用一體式質(zhì)量流量計(jì)；在過程溫度超過230℃時(shí)，一般選用分體式質(zhì)量流量計(jì)。

(2)助劑介質(zhì)無腐蝕性，傳感器的接液和非接液材質(zhì)都選擇為供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，316L不銹鋼材質(zhì)。

(3)非添加助劑區(qū)域?qū)儆诎踩珔^(qū)，選擇非防爆質(zhì)量流量計(jì)；儀表的防護(hù)等級選擇IP65。

(4)該工藝要求測量質(zhì)量流量和密度，需要一根四芯帶屏蔽雙絞線；質(zhì)量流量計(jì)需要單獨(dú)供電，采用24VDC電壓等級，采用一根兩芯電纜；由于需要兩根電纜，故要求流量計(jì)提供兩個(gè)電纜接口，本項(xiàng)目統(tǒng)一采用公制螺紋M20x1.5。

(5)在多雷地帶，儀表側(cè)需配浪涌保護(hù)器，在雷電時(shí)可以導(dǎo)通分流，避免設(shè)備因電壓過高而遭到損壞。

根據(jù)工藝參數(shù)溫度、壓力、流量、密度、粘度等參數(shù)計(jì)算出口徑、壓損和精度，由設(shè)計(jì)人員選擇更適合該工藝的質(zhì)量流量計(jì)的規(guī)格。

2 現(xiàn)場安裝

2.1 在管道上的安裝要求

(1)質(zhì)量流量計(jì)的正確安裝是精準(zhǔn)測量的關(guān)鍵。因此，管道式流量計(jì)的安裝有嚴(yán)格要求，需要保證管內(nèi)充滿過程介質(zhì)，否則流量的測量就不準(zhǔn)確。對于液體，質(zhì)量流量計(jì)安裝在水平管道的最低端或者介質(zhì)流向由下往上的豎直管道上，禁止安裝在管道的最高處或介質(zhì)流向由上往下的豎直管道上，見圖2。

圖2 質(zhì)量流量計(jì)的安裝方向

該項(xiàng)目針對聚酰胺工藝，選用的是微彎管式質(zhì)量流量計(jì)。該類流量計(jì)的彎管方向朝上，見圖3。因?yàn)橹鷦┙橘|(zhì)中含有二氧化鈦顆粒物，屬于固液流體，這樣能更好地避免固體沉積的風(fēng)險(xiǎn)。對于氣體，彎管質(zhì)量流量計(jì)的安裝彎管宜朝下，這樣能更好地避免氣體積聚的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 彎管朝上

(2)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的上游和下游對安裝直管段無特殊要求，在己內(nèi)酰胺從儲罐輸送至中間罐時(shí)，采用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)和控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制閥安裝在質(zhì)量流量計(jì)的下游，這樣能更好地保證背壓，進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

(3)聚酰胺工藝中質(zhì)量流量計(jì)的口徑為DN25或DN50，因此，在安裝過程中不需要外部支撐，如果在安裝過程中存在較大的機(jī)械應(yīng)力，會對流量計(jì)的零點(diǎn)產(chǎn)生影響。流量計(jì)最好采用管線法蘭提供支撐條件。

(4)按照流量計(jì)的標(biāo)識方向進(jìn)行安裝。

2.2 安裝場所要求

由于質(zhì)量流量計(jì)的工作需要電磁場，為了避免電機(jī)對其造成不必要的電磁干擾，質(zhì)量流量計(jì)的安裝要遠(yuǎn)離電機(jī)，距離最好>2米。同時(shí)，還需避開管道振動(dòng)的場所，如果無法避開，則需要對管道做好減震或者使用軟管連接。

3 試車調(diào)試

3.1 調(diào)試前準(zhǔn)備

首先，需要進(jìn)行目視檢查，檢查流量計(jì)是否安裝正確，以及外觀是否完整、螺栓是否擰緊等現(xiàn)象。

其次，需要檢查流量計(jì)的檢查接線是否規(guī)范，電纜密封接頭是否完好，是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求以及滿足調(diào)試程序的要求。

第三，進(jìn)行科里奧利流量計(jì)參數(shù)設(shè)置：通過現(xiàn)場儀表控制面板進(jìn)行基本參數(shù)的設(shè)定，包括流量單位、量程范圍和語言等相關(guān)參數(shù)。設(shè)定參數(shù)時(shí)可參考流量計(jì)的說明書，按步驟進(jìn)行設(shè)定。

3.2 調(diào)試過程

3.2.1 投用前的準(zhǔn)備工作

在流量計(jì)準(zhǔn)備送電之前，先把信號線斷開，只保留電源線，待流量計(jì)指示燈亮起后，再斷電把信號線接上，這樣能更好地保護(hù)流量計(jì)的安全。

3.2.2 上電后的檢查工作

流量計(jì)通電后，對其內(nèi)部組態(tài)的測量單位檢查，根據(jù)需要選擇過程變量的單位，包括質(zhì)量流量、體積流量、溫度、密度等；核實(shí)所測流量密度的量程范圍與DCS控制系統(tǒng)是否一致。

3.2.3 調(diào)試過程中的問題處理

調(diào)試過程中，如果有流量計(jì)送電后指示燈不亮的情況，可使用萬用表測量24VDC電壓，檢查電源是否已送到儀表側(cè)；由于儀表都是模塊化組裝，指示燈不亮?xí)r也可以和正常顯示的儀表互換電路板，以便檢查是否完好。該項(xiàng)目為單獨(dú)供電儀表，建議采用帶燈保險(xiǎn)絲端子，則在保險(xiǎn)絲燒壞的情況下，指示燈就不亮，這樣有利于調(diào)試。

3.2.4 調(diào)零注意事項(xiàng)

在現(xiàn)場對流量計(jì)進(jìn)行調(diào)零時(shí)，需要特別注意以下問題：①現(xiàn)場調(diào)零時(shí),流量計(jì)需連續(xù)上電1h以上，通過介質(zhì)30min左右，并且在正常工作壓力和正常工作溫度下的工藝介質(zhì)充滿管道；②在水平安裝的管道中，容易含有空氣，建議使用大流率的工藝流體沖洗5min左右，去除掉空氣；③沖洗過后，必須完全關(guān)閉流量計(jì)前后手閥，使工藝介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)，按照供應(yīng)商提供的操作說明書標(biāo)定完后，再依次打開流量計(jì)前后閥門。

3.2.5 管道振動(dòng)處理

如果流量計(jì)所在管道有一定的振動(dòng)，建議將流量計(jì)的小流量切除信號打開，合理的小流量信號切除是有必要的。

4 結(jié)語

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在精細(xì)化工行業(yè)有著越來越多的應(yīng)用，并且得到廣泛的認(rèn)可。在聚酰胺工藝中，自從將橢圓齒輪流量計(jì)替換為質(zhì)量流量計(jì)后，維修減少，精度提高很多，對企業(yè)也產(chǎn)生了更好的經(jīng)濟(jì)效益?？傮w來說，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在聚酰胺裝置中的應(yīng)用是非常成功的。