用質量流量計與壓力變送器測量塔內液體密度的比較

摘要： 介紹了火電廠脫硫項目中測量吸收塔塔內液體密度的2種方法：科氏力質量流量計測密度法和隔膜式壓力變送器測密度法， 比較了2種測量方法的優(yōu)劣。
關鍵字： 密度 測量 質量流量計 隔膜式壓力變送器
引言：

隨著環(huán)境保護要求的提高，國內大型火力發(fā)電廠基本都上馬了煙氣脫硫工程，而在濕法脫硫工程中經常需要實時在線測量吸收塔內的液體密度（如石灰石漿液、硫銨等）。本文將介紹2種測量液體密度的方法，并從安裝和價格2個方面進行比較。

1 用質量流量計測量密度

1.1 質量流量計介紹

現(xiàn)階段各濕法脫硫工程中普遍使用的是科氏力質量流量計。質量流量計是根據(jù)科里奧利力原理制造的一種新型的直接測量封閉管道內流體質量流量的測量儀表，其一般由信號測量傳感器和信號轉換器2部分組成。法國物理學家科里奧利在1832年研究水輪機時發(fā)現(xiàn)，流體在旋轉的管內流動時會對管壁產生一個力，這就是科里奧利力，簡稱科氏力。

1.2 質量流量計的安裝要求

質量流量計的安裝一般都需要考慮必要的前后直管段要求，要盡量遠離節(jié)流裝置，如閥門、孔板等。質量流量計經常采用旁路安裝方式，此時需保證流經質量流量計的介質流速不能低于1m/s，防止介質在質量流量計內沉積造成堵塞，并考慮在安裝管路上設置自動排污及沖洗閥門。有的廠家建議將質量流量計垂直安裝于泵下游（避免被抽真空）垂直管道的最低點處，由于介質從下往上流，往往會給管道工藝設計帶來一定的不便。由于在濕法脫硫工程中被測量的介質具有酸性和較高的含固量，在稍大的流速下就會對質量流量計造成較大的磨損，所以，在選型時要考慮其材質能耐酸及耐磨損（一般可以考慮哈氏合金）。

1.3 質量流量計的缺點

在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，科氏力質量流量計在剛開始使用時一般都比較準確，精度也很高。在使用一段時間后，可能由于操作環(huán)境惡劣的緣故，測量管路不斷振動，其測量值往往不準確；同時，在使用過程中要經常對其進行沖洗，否則極易堵塞。另外，科氏力質量流量計價格很高，一般在10萬元以上，較便宜的也要五六萬元。

2 用隔膜式壓力變送器測量密度

2.1 安裝方法及原理

利用壓力變送器來間接測量塔內液體密度，安裝簡單，價格便宜，可應用于精度要求不是特別高的場合。其測量方法如下：在吸收塔底部相對位置上、下2點安裝2個隔膜法蘭式壓力變送器。為了防止塔內介質沉降凝結，吸收塔上一般都安裝了大型攪拌器。攪拌器不斷攪拌，介質就不會凝結，但在吸收塔最底部，由于攪拌器作用不到，隨著介質固體顆粒的不斷沉降，肯定會淤積凝結。所以，壓力變送器的安裝位置要離吸收塔最底部有一段距離，通常為1.3m左右。2個壓力變送器之間的高度差Δh為已知值。

根據(jù)阿基米德定律p=ρgh可知，p1=ρgh1，p2=ρgh2，所以有Δp=p1-p2=ρgh1-ρgh2=ρg（h1-h2）=ρgΔh，求得ρ=Δp/（gΔh）。

在求得介質密度ρ后，可通過h1=p1/（ρg），h=h1+h0求得塔內的實際液位。在測量精度要求不高的情況下，可假定密度ρ為已知定值，通過這種方法直接用一個壓力變送器測得液位。由于吸收塔內液位是相對波動的，所以，壓力變送器實際測得的壓力值本身就有誤差。濕法脫硫工程對塔內液位控制精度要求不是很高，這一誤差不影響系統(tǒng)運行，可忽略。但塔內介質液位是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一個重要參數(shù)，通常采用“二選一"或“三選二"的冗余設計。

2.2 壓力變送器的選型

由于測量方法本身存在誤差，所以通常要求使用測量精度較高的隔膜式法蘭壓力變送器。由于塔內介質易表面凝結，所以一般選用法蘭直徑較大的變送器（如DN80）并在選型時配帶沖洗環(huán)，以便凝結堵塞時用沖洗水沖洗維護。為了適應酸性環(huán)境，變送器接液材料通常選用哈氏合金。3051L型液位變送器本身液位測量精度達0.075%，小巧而質輕，易于安裝與維護。此種壓力變送器目前市場價格一般為七八千元，遠低于科氏質量流量計的價格，而且安裝簡單，不占空間，無特殊要求，但要防止測量計接液面凝固堵塞。

3 結論

綜上所述，對于測量塔內液體的密度，用質量流量計測量精度高，但安裝管路復雜、價格昂貴；而用壓力變送器測量的缺點是精度不太高，但安裝簡單、運行穩(wěn)定、易維護，最重要的是價格便宜。在脫硫工程競爭越來越激烈，合同價越來越低的情況下，使用壓力變送器測量密度是一個不錯的選擇，在許多工程中得到了實際應用。