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利用差压变送器组合成基于密度法的一种氨水浓度计
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利用差压变送器组合成基于密度法的一种氨水浓度计

时间:2016-12-08

摘 要 本氨水浓度计主要采用一台差压变送器,通过测量一定高度氨水的重力,利用DCS 系统换算出相应密度,并通过自动查表方法获取氨水浓度。该方法原理简单,操作方便,投入小,测量准确度较高。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

        河南晋开化工投资控股集团有限责任企业是河南省百强企业,企业总氨生产能力260 万吨/ 年,尿素生产能力210 万吨/ 年,复合肥生产能力100 万吨/ 年,植物营养液生产能力100 万吨/ 年,是国家级高新技术企业,建有省级企业技术中心,拥有目前国内非常大的4×300kt/a 航天粉煤加压气化炉,其所掌握的航天粉煤加压气化技术处于全国行业前列。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

1 密度法测氨水浓度原理ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
        在实际测量过程中,使用差压变送器测量一定高度的氨水液柱的压力P,由于g(重力加速度)和h(液柱高度)值已知固定值,根据P=ρgh,ρ=P/gh,很容易得到ρ 值,进而查表得到氨水浓度。随着自动化系统的不断发展,功能逐步强大,应用越来越方便,使用领域也越来越广泛,尤其是在化工企业中,先进的DCS 系统得到广泛应用。利用三畅差压变送器测量的压差值引入到DCS 系统中,利用DCS 系统输入相关的计算公式,快速计算出氨水密度,再利用其自动查表功能,可以直接方便的得到测量结果。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

2 氨水浓度计的提出ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
        我企业为合成氨生产单位,在合成氨生产过程中,合成装置放空气体中含有部分气氨。在早期合成氨企业中,未对这部分氨气进行回收,既浪费了资源,又对环境造成了一定的污染,对企业员工身体造成一定损伤。同时,氨具有一定的腐蚀性,空气中含有过量的氨也会对生产设备造成一定的腐蚀。随着环保要求与环保意识的不断提高,为了减小环境污染并回收排放氨气,我企业新增了一套气氨回收装置。该气氨回收装置主要工作原理利用水溶解吸取氨气,就在气体放空管线中增加一个吸取塔,该塔为板式塔,中间有塔板,在塔板顶部加入喷淋脱盐水,排放气体从塔底进入,经过喷淋脱盐水充分吸取后,其他不易溶于水的气体组分从塔顶排放。脱盐水吸取气氨后形成一定浓度的氨水。生产出的低浓度氨水用于锅炉烟气脱硫、脱硝系统。为提高烟气脱硫效率,满足环保要求,需要对加入氨水量进行精确控制,除了需要计量氨水流量外,还需要监控氨水浓度,因此提出增加一台氨水浓度计,用于实时监控、调整氨水浓度。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

3 氨水浓度计结构设计与安装ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
在明确了密度法测量氨水浓度原理后,需要确定三畅差压变送器的选型、安装位置、安装方式。为确保测量的准确性,应选取温度相对恒定、流速稳定、无气泡干扰、无振动等因素影响的直管段。因此,选取氨水外送管线中的一段竖直管道,平行增加一段分支管线。在制作管线时,使氨水流入、流出分支管线与主管道有约60°斜角,其主要作用有两个方面:1)主管道与分支管线保持一定斜角,保证氨水可以流入支管,且整体管道中无90°直角管路,不会形成流体死角,使得支管段介质能够及时更新,避免因支管段介质不流通或流通缓慢造成测量偏差或滞后;2)支管段流速低于主管道,流体特性稳定,无气泡干扰,便于测量。差压变送器安装如图1 所示。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

氨水浓度计安装结构简图ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

支管段及差压变送器正负导压管采用不锈钢材质,避免氨水腐蚀,保证管线及仪表可以长周期使用。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

4 差压变送器选择与设置ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
         为了便于测量方便,差压变送器两取压口距离设计为H=1 020mm,据查开封地区g=9.8N/kg。由于氨水密度小于水的密度,因此,压力变送器量程设置非常大值应为氨水浓度为0 时即管道里全为水时的压差值,即:ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
          △ P=ρ 水gH=1000kg/m3×9.8N/kg×1 020mm=10000N/m2=10kPaep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

         由于氨水浓度测量管线短,两取压口压差值为10kPa,在变送器选型上,选择一种低压差的变送器即可满足使用要求。通过对比各型差压变送器,非常终选用横河EJA110A-DMS5A-27DC/NS1 型差压变送器。该型变送器非常大测量范围为-100 ~ 100kPa,满足本密度计测量要求,同时该型变送器价格低,测量精度较好。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

5 程序组态ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
         完成差压变送器安装后,对App部分进行组态。在仪表检测回路中,差压变送器将正负两端差压值转换成4 ~ 20mADC 电流信号,通过仪表电缆外送至DCS 系统,其送出的4 ~ 20mADC 信号,对应压差值0kPa ~ 10kPa,且电流信号与压力呈线性关系。因此,压差值△ P 可直接通过传送的电流数据I 转换获得,即:ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
       △ P/10=(I-4)/(20-4)ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
       △ P=10×(I -4)/(20-4)ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
       又由于△ P=ρgH得出:ρ= △ P/(gH)ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

         由于g、H 均为已知固定值,△ P 为实时测量值,因此很容易计算出ρ 值,即氨水密度值。在获取氨水密度后,利用DCS 系统强大的数据处理及计算功能,完成对应浓度的查询计算工作。我企业使用的DCS 系统为美国Honeywell 企业EPKS 400 系列DCS 系统,为目前国际主流DCS 系统,由于其优越的性能及高可靠性,广泛应用于石化、煤化工等行业,分段查表设置( 部分)如图2 所示。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

6 使用效果ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
         在自动氨水浓度计投用后,为检查浓度仪的测量准确性,采取定点人工手动测量方式检查氨水浓度,并与自动浓度仪进行比较。经多次比较不同时间段分析结果发现,两者偏差值在0.5w/% 以内。在测量时效性上,由于三畅差压变送器测量的是实时压差,上传至DCS 系统,通过DCS 系统快速强大计算功能,能够快速计算出氨水浓度,整个数据传输及计算过程在1s 以内,在时效性方面达到专业在线氨水浓度计水平。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

氨水浓度对照表ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

7 结论ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
         化工企业中使用众多各种仪表,仪表类型不同其测量原理不同。在进行仪表选型、设计时,根据被测介质不同,选择合适的测量仪表。在掌握不同仪表的测量原理后,可以根据实际应用要求,对现有仪表进行简单研究改造,既可以解决使用需求,同时也为企业节省设备开支,还可以提高技术人员综合技术水平,对企业发展起到一定的推动作用。ep7压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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