“吹气法”在自控工程设计中的应用

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1、万方数据第49卷第4期2013年8月石油化工自动化AUTOMATl0NINPETRO—CHEMlCALINDUSTRYV01．49，No．4August，2013“吹气法’’在自控工程设计中的应用何正兵，李秀英，龚有明(云南化工设计院有限公司，昆明650041)摘要：简要介绍了“吹气法”在自控工程设计中的应用领域、测量原理及元件组成，对比分析了限流孔板和吹气装置作为流量调整组成元件时的优缺点。通过实例阐述了在工程项目详细设计阶段如何运用“吹气法”测量液位、吹气装置的选型、“吹气法”涉及管线的仪表安装图绘制及相关注意事项等。实践证明“吹气法”作为传统的测量

2、方法，仍然有着较强的生命力，在过程检测中仍发挥着重要作用。关键词：静压“吹气法”吹气装置压变差变中图分类号：TH816文献标志码：B文章编号：1007—7324(2013)04—0063—03“吹气法”是过程检测中比较传统、常规的测量方法。对于一些特殊工况下的液位参数，用雷达、超声波等仪表测量是比较困难且不准确的，而用“吹气法”测量就会取得非常好的效果。“吹气法”在自控工程设计中广泛应用：在化工行业，DAP装置、重钙装置有很多工艺设备液位或密度等采用“吹气法”进行测量，且化工行业标准HG／T21581--2012《自控安装图册》中，编人了采用“吹气法”测

3、量常压或有压设备液位的安装图，并分别列出了限流孔板及吹气装置方式；在石化行业，丙烯腈反应器流化床催化剂密度及催化剂藏量测量[1]也采用了“吹气法”，丙烯腈反应器流化床为有压设备，采用对液面上下同时吹气或对液面下不同高度的点位吹气的方式，测量其差压，从而表征液位及密度，再经过换算得到其大致的藏量；在冶金行业，行业标准《冶金工业自动化仪表与控制装置通用图册》中，也列出了采用组合式单元吹气装置(该图册中把空气过滤减压阀、恒差继动器及玻璃转子流量计分别列出，作为单独的元件选择)测量常压或有压设备液位的安装图。采用“吹气法”不但在检测高黏度、高腐蚀、放射性、结晶性

4、和含有固体杂质的液体压力或设备液位、界面、密度上有其独特的优势[2]，而且在测量高温、微压及大量粉尘的气体时也能收到好的效果，如密闭电石炉炉压的测量，炉气温度高达800℃以上，含有大量粉尘，要求保持压力低至50Pa以下的微正压，采用“吹气法”测量炉压，气源采用Nz，吹气量不超过18L／h时，产生的固定误差不超过5Pa[3l。1“吹气法”测量原理“吹气法”测量原理如图1所示，当有气体向容器中吹气时，压力或差压变送器的压力声等于介质液柱产生的静压Ap，，管路压损△户z和设备内的压力P，之和，即P—Apt+△户z+夕，。当p；恒定时，可以在变送器中迁移掉P。(

5、当设备通大气时，夕，恒定)；同时当Ap-》Ap2，可以忽略Apz，则P=Ap，。根据公式Ap，一pgh，计算出液柱高度或密度，其中P为介质密度，kg／ms；g为重力加速度，m／s2；^为液位高度，in。pI压力或差压变L————_‘O毒P气源流量调整组件图1“吹气法”测量原理在“吹气法”运用过程中，最为关键的元件应是流量调整组件，使用比较多的有下面两种。1．1空气过滤减压阀加限流孔板加转子流量计空气过滤减压阀加限流孔板加转子流量计测量方式组成如图2所示。采用该方式时，难点在于需要对限流孔板孔径进行计算，在忽略孔板材料热膨胀、管道粗糙度、气源压力波动、雷诺

6、数修正等，且满足管道直径最小限制为15mm，胗o．1(其中p—d／D，d为工作条件下节流件的孔径，D为工作条件下上游管道内径)的条件下，吹洗流量数值参考如下：1)流化床。吹洗流体为空气或其他气体时，一般为0．85m3／h：引。稿件收到日期：2013—02—26，修改稿收到日期：2013—05—09。作者简介：何正兵(1979一)，男，云南镇雄人，2003年毕业于昆明理工大学自动化专业，获学士学位，现就职于云南化工设计院有限公司设计部，主要从事化工自控工程设计工作，任工程师。万方数据石油化工自动化第49卷转子流量空气过气源图2空气过滤减压阀加限流孔板加转子

7、流量计组成示意2)低压储罐液位测量。吹洗流体为空气或其他气体时，吹洗流量一般为0．030～0．045m3／h[3I。3)一般流量测量。吹洗流体为气体时，吹洗流量为0．03～o．14ITl3／h；吹洗流体为液体时，吹洗流量为0．014～o．036m3／h[3]。根据流体力学定律，当限流孔板后面的绝对压力pn与限流孔板前面的供气绝对压力户A之比(户e／pA)小于或等于临界压力比时，其流量不再随限流孑L板前后的压力差的变化而变化，是一个定值。对于空气或双原子气体，其临界压力比为0．528。因此，只要维持pA不变，并满足户。≤0．528pA，吹气流量恒定。户B的

8、大小取决于液柱压力最大值，从而得到夕A大致范围，然后根据限流孑L板的计算方法算出