带吹扫装置的金属转子流量计在压力和液位测量中的应用

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1、带吹扫装置的金属转子流量计在压力和液位测量中的应用德希尼布天辰化学工程（天津）有限公司上海分公司王艳丽二〇〇九年八月十四日在近期参加工作的上海漕泾拜耳TDI-Train（甲苯二异氰酸脂）项目TDA（甲苯二胺）装置中大量使用了带吹扫装置的金属转子流量计。这种流量计是我第一次使用，所以想就学习后体会小述一下。什么是转子流量计？转子流量计是一种常用的流量测量仪表，即可作为就地指示仪表也可配变送器做到信号远传且带HART协议的智能仪表。常见的转子流量计有玻璃转子流量计和金属转子流量计两种，他们的材料和结构不同，但其测量原理相同，简述如下：流量计内部结构为一个锥形管

2、，锥形管内部包含一个带导向的可自由上下移动的浮子。流量计安装在垂直管道上且流体流向是从下至上。当导向浮子平衡时，向上作用的浮力A和波阻力W与向下作用的重力相等。当有流量通过时，在锥形管与浮子间将产生一个环形间隙，这时浮子在测量单元内的高度与流量的变化一致。通过磁耦合变送器，浮子的高度变化将直接带动测量管外的指针在刻度盘上转动。对于转子流量计在以前的项目中接触和使用过，比较了解。但什么是带吹扫装置的转子流量计呢？此项目前我从未接触过。通过仔细查阅厂家的样本让我有了一个基础的认识。金属转子流量计与恒流阀（也称作压力调节器）配合构成了吹扫装置，实现流量测量并确保

3、流量恒定输出。吹扫装置从结构及功能上分两类：RE型恒流阀用于入口压力变化和RA型恒流阀用于出口压力变化。这里我主要介绍讨论RA型恒流阀用于出口压力变化（同时入口压力恒定）的吹扫装置。其结构和测量原理如下图：弹性膜片受到的向上的作用力为：P2A+P1a-------------------------------------------------（1）弹性膜片受到的向下的作用力为：P3A+P2a+F----------------------------------------------（2）（F为两个弹簧对弹性膜片的作用合力）当弹性膜片受力平衡状态时，

4、即（1）式=（2）式时得到，P2A+P1a=P3A+P2a+F------------------------------------------------------------------------------（3）那么，P2-P3=F/A-a/A(P1-P2)----------------------------------------------------------------------（4）由于a<

5、压（P2-P3）总是恒定值，而针型阀在开车调试后一般不再调整，也就是说针型阀的流通面积不再变化，所以在差压和流通面积都不变的情况下，确保了流量恒定输出。虽然清楚了吹扫装置的工作原理，但它在压力和液位测量中到底是如何应用的呢？我仍然是一头雾水。通过与资深的仪表工程师的讨论并与工艺工程师澄清工艺条件和对测量点工艺条件的介绍让我有了下面的认识。利用吹扫装置测量压力或液位，通常用在腐蚀性极强、有毒、高温或含有固体颗粒容易堵塞的工艺条件下。吹扫介质通常为压力6-8公斤的仪表空气或氮气（在这个项目中我们使用的是6公斤的氮气，经调压稳压后至3公斤，所以被测的压力一般小于

6、1公斤）。对于强腐蚀性工艺条件，由于被测介质腐蚀性极强，无法选择适合材质的压力变送器则选择吹扫法测量，这样通过测量吹扫介质（空气或氮气）就可得到需要的测量值；对于有毒工艺条件，为减少可能的泄漏点，选择吹扫法将吹扫介质向工艺设备或管道内吹，这样通过测量吹扫介质即得到了需要的测量值又起到气封的作用；对于含有固体颗粒的工艺条件，为防止测量引压管及表内结构被堵塞，同样通过测量吹扫介质就可得到需要的测量值。那么在这个项目中到底是哪些具体的工艺情况而选择了吹扫法测量。这里我选择了两个较为典型的工况介绍一下。先介绍一个TDA初步分馏塔中部压力测量的实例。下图为TDA初步

7、分馏塔的简单工艺流程图，主要进料为含H-TDA的TDA和原TDA，经过加热分馏后其中的轻组分o-TDA（气相）从顶部分馏，重组分m-TDA（液相）从底部分离出来。塔上有大量液位、温度和液位开关测量点，进出料管上还有许多流量测量点和控制调节阀。这里我主要讨论一下安装在N12管口后的压力测量点PT7161，这个测量点的主要目的是测量塔中部（N12管口处）的压力。塔内的被测介质为o-TDA蒸汽，由于o-TDA具有一定的毒性、介质温度较高且工艺压力值又很小仅有0.5bara（公斤绝压）。若不用吹扫法而让被测高温介质直接接触压力变送器会有以下几个问题：I增加了有毒介

8、质的泄漏点。II由于介质温度较高只能选择带毛细管隔膜式压力变送器，