摘要：針對工業生產過程中液氨流量計測量不準確的問題，為了能夠正確的選擇與使用液氨流量計，通過對幾種流量計工作原理進行分析，找出影響測量誤差的原因，對影測量誤差的因素進行判斷和調效，從而實現工業生產中對液氨流量的準確監控。

 

液氨是化工生產過程的主要化工原料，精確地監控和計量液氨流量對于加強企業的經濟核算、節約能源、降低成本具有重要意義。但是由于受工藝路線的影響，對流量計的選型不當和安裝不正確導致無法對液氨計量準確計量。針對工藝過程中對液氨流量計的選型與安裝作一介紹。

 

1 流量計的選用與分析

日前，在貴州省化工研究院與貴州開磷（集團）的1000t/a無水氟化氫中試生產過程中，根據液氨的性質、工藝要求的特殊性和技術經濟性考慮，先后選擇了3種流量計，分別是孔板流量計、質量流量計和鍋街流量計。在液氨管道上使用，調校，調整安裝方式等對這3種流量計分別進行闡述分析。

 

1.1 孔板流量計

孔板流量計主要由孔板、導壓管路和差壓變送器3部分構成。孔板是流量計的節流元件，它將介質流量轉換成差壓。差壓大小再經導壓管路傳遞至差壓變送器膜盒的正負壓室，正負壓室的隔離膜片通過硅油填充液將差壓傳遞給測量膜片，使得測量膜片左右偏移。測量膜片作為電容式差壓變送器差動電容的一個電極，與兩固定電極組成差動電容器。測量膜片的左右偏移改變了差動電容的大小，將差動電容加到差壓變送器的電路中，再經放大變換成4～20mA標準信號，并以流量的形式顯示出來。基于流體的機械能相互轉換的原理。在水平管道中流動的流體，具有動壓能和靜壓能（位能相等），在一定條件下，這兩種形式的能量可以相互轉換，但能量總和不變。以體積流量公式為例：

其中：C－流出系數；ε－可膨脹系數；Α－節流件開孔截面積，m2；ΔP－節流裝置輸出的差壓，Pa；β－直徑比；ρ1－被測流體在I－I處的密度，kg/m3；Qv-體積流量，m3/h

按照補償要求，需要加入溫度和壓力的補償。

而液氨是通過將氣態的氨氣通過加壓或冷卻得到液態氨，底溫高壓的液氨在輸送過程中液氨的溫度和壓力隨著環境的變化而變化。直接影響節流裝置輸出的差壓△p，更無法實現溫度和壓力的準確補償，因此導致孔板計量公式的計算結果。所以導致孔板流量計無法準確的測量出液氨真實的流量。根據裝置中的使用情況可知，孔板流量計的檢測流量波動很大，范圍在0～10m3/h。所以孔板流量計無法準確的測量液氨的流量。

 

1.2 質量流量計

質量流量計泛指可以直接測出質量流量讀數的流量計。通常選用的質量流量計都是科里奧利質量流量計。科里奧利質量流量計的工作原理： 把測量管端部固定，通過驅動線圈使測量管產生諧振或接近諧振，從而使測量管內流動的流體產生科氏力，用電磁學（或光學）方法檢測產生的相位不同的信號，以求得質量流量。根據科里奧利原理可知，當沿管道由圓心向外流動時，會產生一個使來回轉動頻率上升的力。這個力的大小和介質的密度以及流速大小有直接關系。公式如下：

質量流量=密度×流速×流通面積（M=ρνA），

由上式可知，質量流量計的計量結果受介質密度、流速和流通面積的影響，所以測量時確保測量管道中始終充滿均勻液體和保證液氨的流速穩定是非常重要的，否則將會產生測量誤差。而液氨作為一種相態不穩定的介質，它在輸送過程中通常會存兩相狀態即氣態和液態，它的密度在不斷的變化中，受壓力波動的影響，流速也不穩定。所以使用質量流量計來計量液氨誤差也會很大。想要用質量流量計精確的計量液氨的流量，那就要在液氨進入流量計之前，將液氨分離出來。在質量流量計前增加一個氣液分離槽，氣液分離槽的液位要穩定，建議采用氣動或電動液位變送器，測量范圍可以根據槽的直徑來選，但安裝前必須用水在實驗室校驗過。

這樣去除掉氣態氨的影響。液氨的密度與流速就是一個穩定的值，那么質量流量計就可以準確的測量出液氨的流量了。但是通常由于質量流量計的精度高，價格都比較昂貴。

 

1.3 渦街流量計

目前，液氨流量測量大都選用渦街流量計來計量。被人們稱為“數字孔板”的渦街流量計有測量精度度較高、無可動部件、可靠性好、量程范圍寬、輸出信號頻率與狀態體積流量成正比等優點。因其檢測到的液氨流量是工作狀態下的體積流量，液氨流體的壓力變化引起的密度變化非常小，可以忽略，但必須考慮溫度的變化所引起的密度變化，否則，測量到的流量會產生較大的誤差。鍋街流量計工作原理： 以脈沖形式輸出的渦街流量計，其體積流量表達式為：

Q=F/K

式中：Q－工作狀態下的體積流量，m3/h；F－渦街流量計每小時發生的脈沖數（每立方流體所產生的脈沖數）；K－儀表系數。

為了使計量精度控制在±1%，采用液體間接式質量流量計量系統，即“體積流量+密度”法。以渦街流量計測得的狀態體積流量Q乘上同期測得的流體密度p（間接從測量成分不變的流體溫度求得的密度），即為所測的質量流量，其表達式為：

M=Q×p

式中：M－工作狀態下的質量流量，kg/h；p－工作狀態下的測量流體介質密度，kg/m＇。

要想得到準確的流量數據，就必須不斷地在線檢測出運行工況下的溫度，進行溫度補償。安裝鍋街流量計的同時配套使用的DTB液流量計溫度補償器。DTB 液氨流量計溫度補償器安裝電原理方框圖（如圖1），其中虛線框內為DTB溫度補償器部分。

圖1 DTB液氨流量計溫度補償器安裝電原理方框圖

由圖1中可以看出，該補償器安裝簡單、使用方圖1DTB液氨流量計溫度補償器安裝電原理方框圖便，只需在原來的旋渦式流量計傳感器下游液氨管道上安裝一只鉑熱電阻，把測量信號及鍋街流量計二次表輸出信號同時傳人補償器，補償器顯示屏即可間斷顯示自動補償后的液氮累計質量流量及液氨溫度，這樣既能繼續發揮原來安裝的旋渦式流量計的作用，又能克服原流量計的弱點，達到理想的使用效果。

 

2.3 3種流量計的比較

通過對上述3種流量計在液氨中使用的分析，可知，孔板流量計由于液氨的壓力不穩定，直接影響流量計的測量參數，而導致測量結果誤差偏大；質量流量計由于液氨的不穩定性導致流速與密度不斷變化，而影響質量流量計的測量參數，導致測量不準確，在液氨進行流量計前，增加一個氣液分離槽，將氣態的液氨分離出來，這樣進入質量流量計的液氨的流速和密度都是一個穩定的值，保證的測量結果的準確性，但是由于質量流量計的價格相對較貴，從技術經濟角度考慮，不經濟；鍋街流量計由于受液氨溫度的影響，導致測量結果存在誤差。可在計量點上增加一個DTB溫度自動補償器。這樣就可以使計量結果更加準確，而且補償安裝簡單，經濟實惠。被大多數企業所選用。

 

3 結論

經過上述分析比較可知，選用鍋街流量計不但經濟實惠，而且經過溫度補償后，測量精準。從而實現工藝的準確控制，為物料的核算提供準確的數據。