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质量流量计密度测量应用
摘要:云南化工有限公司两套80万吨硫酸尾气环保减排脱硫，利用稀氨水吸收硫酸生产外排气中的二氧化硫，洗涤吸收的硫氨液密度 是个重要的工艺指标，实现在线监测及自动控制难度大，本文详细介绍了利用公司生产的质量流量计进行硫氨液密度测量的原理、现场使用及维护方法，可供同行或仪表维护员工学习参考。
1、工艺流程简介：
云南天安化工有限公司(以下简称公司)两套年产go万吨硫酸生产装置，利用硫磺燃烧制取硫酸，生产过程中的外排尾气中含有二氧化硫，随着国家新标准GB 26132-2015《硫酸工业污染物排放标准》颁布实施，要求硫酸企业二氧化硫污染物排放浓度限值为200mg/m3。 2012年底，公司进行尾气氨法脱硫改造。利用稀氨水对尾气进行循环洗涤，吸收尾气中的二氧化硫，当吸收后的硫氨液密度达到设定值后，吸收效果变差，这时自动开启硫氨液外送调节阀，排出部分硫氨液到氧化塔，同时补充稀氨水及工艺水到吸收塔中，控制好吸收塔液位，继续完成尾气的吸收。简单的工艺流程图如图1所不。
脱硫过程中的硫氨液是一种腐蚀性液体，分子式为(NH4) ZS03，经过氧化塔氧化后成为硫酸氨溶液(Nh4)zS04送磷肥系统生产使用。
2、质量流量计测量密度的原理：
图1尾气吸收工艺图
质量流量计可以直接测量流体的质量流量，同时直接测量液体的在线密度。
质量流量计可视为是一种简单的弹性体系统，如图2所示。
流量管本身的质量加上流体的质量构成这个弹性体系的总质量Motai。在质鼠流量计的共振或谐振频率下振动的流量管，则发挥着弹簧的功用;整个简单的弹性体系统中，谐振频率与刚度同质量比值的平方根成正比，如下等式(1)所示。由于等式(1)的总质量是由流体质量和流量管质以所构成，因此等式1可以将流体质量独立出来，如等式(2)所示。等式(2)是质量流量计进行密度测量的理论公式。质量流量计的谐振频率是随着流体质量(密度P)的改变而改变。因此，在线介质的流体密度可以根据谐振频率的变化来测定。
式中: M为某一频率下的介质质量; K为流量计常数; F为流量计测量的振动频率; M,为流量计自身质量。 一台质量流量计由传感器和变送器两部分组成。传感器用于直接测量质量流量和密度等参数，变送器用于处理原始信号，并转换为通信信号传输至控制系统。传感器内部由过程连接和流量管组成;流量管和过程连接(如法兰)之间由分流器或连接器过度连接;如果流量管为双管，连接部分称为分流器，其主要作用是均匀分流，合理疏导流体，减少产生气穴，并达到良好抵御管道震动。
在流量管上分别有3组电磁线圈，其中位于流量管中心部分的一组为驱动线圈，用于给流鼠管的振动能量，确保流量管在谐振频率下工作;另外两组线圈分别为左右检测线圈，用于测景由于科里奥利力产生的流量管两侧“扭曲”后产生的两组正弦信号的相位时间差;其中一组检测线圈所产生的正弦信号对应的谐振频率，可以反映在线介质的实时密度。
目前，艾默生的质量流量计不仅在液体质量流量测量中实现最高测鼠精度，而且确保在线液体密度全量程范围内也达到行业最高测量精度。
此外，密度测量的精度还与被测介质的均匀性有关。当由温度和压力变化引起被测液体发生气穴或气化现象，介质中含有气体，此时的混合密度变化性很大。从测量原理角度出发，弯形测量管的谐振频率较低，能获取较强的信号源，在两相流介质的测量性能对比中，表现非常卓越
3、质量流量计密度测量应用现场应：
用3.1选型 2012年底首次用于在线测量硫氨液密度，根据现场工艺条件及介质特性，考虑到在脱硫吸收二氧化硫的硫氨液可能含有少量气体;美国艾默生的质量流量计弯形流量管的谐振频率较低，能获取较强的原始测量信号，在潜在的两相流介质测量中性能稳定而卓越。
在选型中遇到的一个主要问题是选择流量管的形状。质量流量计的形状大致分为弯管和直管，各有不同的使用场合。经过仔细的对比分析，得出弯管比较适合于对密度精度的要求，原因如下:测量密度的原理是测量流量管的振动周期来计算密度，理论上振动周期和密度为线性的正比关系，所以厂家都会用两点标定法来确定振动周期和密度间的关系。但是在实际使用中，振动周期和密度不完全是线性关系，而且其线性关系取决于流量管形状。如果流量管越弯，则线性关系越好。反之流量管越直，线性关系越差。所以直管流量计除非在现场多点标定，否则根本无法得到满意的密度精度。而现场标定需要很高的条件，几乎无法实现。因此，我们选择的F系列弯管流量计。
传感器选用型号:F025S172CQBZMZIZZ,DN25，传感器材质:SS，最大工作压力:4000KPao变送器选用型号:2700型分体式。
3.2、安装：
根据质量流量计的测量原理可知，质量流量计所测到的质量流量与流体的温度、压力、勃度、电导率和流动状态无关，但是流体介质充满测量管才是质量流量计正常运行的保证，如果气化或气穴现象在流量传感器内产生，流量计的操作和性能将受到影响。 实际安装中还要考虑避免管道振动，避开电磁辐射干扰。要注意工艺管道应对中，两侧法兰应平行;传感器的安装方向要保证被测介质能够完全充满传感器，对于本文所测量的介质为液体故安装时传感器测量管应向下部安装。现场安装传感器位置如图3所示。
