劉訓福 連云港沃利工程技術有限公司北京分公司 北京 100101

在聚酰胺工藝中，熔融的己內酰胺經(jīng)過泵輸送至中間罐，同時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器進行開環(huán)反應，反應后的低聚物通過齒輪泵送入后聚合反應器完成縮聚反應，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，進行下一步的加工。

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

1 選型

基于使用經(jīng)驗，主要有兩種流量計用于助劑混合液的測量，即橢圓齒輪流量計和科里奧利質量流量計。橢圓齒輪流量計的精度能達到±0.5%；科里奧利質量流量計的精度能達到±0.1%，如果現(xiàn)場標定，能達到±0.05%的精度。橢圓齒輪流量計安裝需要過濾器，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，也是此流量計的軟肋。綜上，科里奧利質量流量計有著更好的應用前景。

1.1 科里奧利質量流量計測量原理

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

科里奧利質量流量計的工作原理是：介質經(jīng)測量管流動產(chǎn)生振動，振動通過曲線形成旋轉的坐標系統(tǒng)，進而產(chǎn)生科里奧利效應。通過傳感器檢測流量管的頻率、振幅和相位差的變化，得出質量流量和密度值。

1.2 科里奧利質量流量計的種類

科里奧利質量流量計的種類呈現(xiàn)多樣化，按照測量管的形狀進行分類，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商的詳細溝通，最終選定雙管微彎管型質量流量計，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用工況。

圖1 雙管微彎管形質量流量計

1.3 選型中的注意事項

科里奧利質量流量計可根據(jù)工藝需求的數(shù)據(jù)進行測量，主要的測量數(shù)據(jù)有質量流量、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，主要用于測量質量流量和密度，采用4～20mA信號傳至DCS系統(tǒng)用于計量和控制。

(1)由于助劑管道采用保溫，質量流量計采用夾套式，預留DN15保溫介質連接口。

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

(2)助劑介質無腐蝕性，傳感器的接液和非接液材質都選擇為供應商的標準材質，316L不銹鋼材質。

(3)非添加助劑區(qū)域屬于安全區(qū)，選擇非防爆質量流量計；儀表的防護等級選擇IP65。

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

(5)在多雷地帶，儀表側需配浪涌保護器，在雷電時可以導通分流，避免設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)計算出口徑、壓損和精度，由設計人員選擇更適合該工藝的質量流量計的規(guī)格。

2 現(xiàn)場安裝

2.1 在管道上的安裝要求

(1)質量流量計的正確安裝是精準測量的關鍵。因此，管道式流量計的安裝有嚴格要求，需要保證管內充滿過程介質，否則流量的測量就不準確。對于液體，質量流量計安裝在水平管道的最低端或者介質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流向由上往下的豎直管道上，見圖2。

圖2 質量流量計的安裝方向

該項目針對聚酰胺工藝，選用的是微彎管式質量流量計。該類流量計的彎管方向朝上，見圖3。因為助劑介質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險。對于氣體，彎管質量流量計的安裝彎管宜朝下，這樣能更好地避免氣體積聚的風險。

圖3 彎管朝上

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

(3)聚酰胺工藝中質量流量計的口徑為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械應力，會對流量計的零點產(chǎn)生影響。流量計最好采用管線法蘭提供支撐條件。

(4)按照流量計的標識方向進行安裝。

2.2 安裝場所要求

由于質量流量計的工作需要電磁場，為了避免電機對其造成不必要的電磁干擾，質量流量計的安裝要遠離電機，距離最好>2米。同時，還需避開管道振動的場所，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 試車調試

3.1 調試前準備

首先，需要進行目視檢查，檢查流量計是否安裝正確，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，是否滿足設計規(guī)范的要求以及滿足調試程序的要求。

第三，進行科里奧利流量計參數(shù)設置：通過現(xiàn)場儀表控制面板進行基本參數(shù)的設定，包括流量單位、量程范圍和語言等相關參數(shù)。設定參數(shù)時可參考流量計的說明書，按步驟進行設定。

3.2 調試過程

3.2.1 投用前的準備工作

在流量計準備送電之前，先把信號線斷開，只保留電源線，待流量計指示燈亮起后，再斷電把信號線接上，這樣能更好地保護流量計的安全。

3.2.2 上電后的檢查工作

流量計通電后，對其內部組態(tài)的測量單位檢查，根據(jù)需要選擇過程變量的單位，包括質量流量、體積流量、溫度、密度等；核實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 調試過程中的問題處理

調試過程中，如果有流量計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；由于儀表都是模塊化組裝，指示燈不亮時也可以和正常顯示的儀表互換電路板，以便檢查是否完好。該項目為單獨供電儀表，建議采用帶燈保險絲端子，則在保險絲燒壞的情況下，指示燈就不亮，這樣有利于調試。

3.2.4 調零注意事項

在現(xiàn)場對流量計進行調零時，需要特別注意以下問題：①現(xiàn)場調零時,流量計需連續(xù)上電1h以上，通過介質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，必須完全關閉流量計前后手閥，使工藝介質處于靜止狀態(tài)，按照供應商提供的操作說明書標定完后，再依次打開流量計前后閥門。

3.2.5 管道振動處理

如果流量計所在管道有一定的振動，建議將流量計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 結語

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