一、提問
用科氏力質(zhì)量流量計測量液氨流量，儀表顯示的流體密度為610kg/m3時，流量示值穩(wěn)定；密度在280～610kg/m3之間變化時，流量示值跳躍。流量計安裝和管道走向如圖2.56所示。
二、分析
(1)流量示值跳躍的原因
用戶要解決的問題是科氏力質(zhì)量流量計示值穩(wěn)定性問題。
圖2.56中的科氏力質(zhì)量流量計，自帶被測流體密度顯示。用戶介紹，密度顯示正常時，流量顯示也正常；而密度下跌到280kg/m3時，質(zhì)量流量顯示也下跌，此時的流量示值準(zhǔn)與不準(zhǔn)也不清楚。
這個問題的實質(zhì)是兩相流流量測量問題。在液氨含氣率高時，質(zhì)量流量示值小，流體密度小得更嚴(yán)重，所以體積流量增大。
（2）液氨中含氣率估算
從氣液混合物含氣率定義可推導(dǎo)出式（2.57）：
從圖2.56可看出，這是一個發(fā)送方利用儲罐中的氣液相平衡壓力將罐內(nèi)液氨送到接收方緩沖罐的流程。儲罐內(nèi)氣相壓力p與氣液分界面上的溫度t處于氣液平衡狀態(tài)，夏季由于環(huán)境溫度較高，儲罐內(nèi)流體溫度相應(yīng)升高，氣液相平衡壓力p也較高。冬季則較低。
用戶介紹，流量示值穩(wěn)定的時候，科氏力流量計顯示的流體密度為610kg/m3，溫度約20℃，查相關(guān)資料得知，氨在純度較高時，20℃所對應(yīng)的氣液相平衡壓力為0.857MPa，此時的液相密度:
(3)液氨中氣體的生成
假定發(fā)送方儲罐中的液氨溫度與環(huán)境溫度相等，但液氨在從儲罐流向下游的液氨緩沖罐過程中，在閥門V1、儀表以及管道上總是有壓力損失，液氨在沿著管道爬高6m時，也會因流體靜力學(xué)原因而出現(xiàn)36.6kPa的壓降(含氣率為0時的數(shù)值)，壓力的降低對應(yīng)著一個液氨溫度的降低，也對應(yīng)著一定數(shù)量液氨蒸發(fā)，由液態(tài)變成氣態(tài)，這是氣體生成的第一個原因。
第二個原因是因為液氨溫度降低后，與周圍環(huán)境溫度出現(xiàn)溫差，從而有一定數(shù)量的熱量被處于氣液平衡狀態(tài)的液氨所吸收，引起液氨蒸發(fā)變成氣相。
三、處理方法
(1)流量計安裝位置前移
管道中的氣態(tài)氨是在液氨輸送過程中逐漸生成并流向下游的緩沖罐的。其實，液氨在從儲罐底部剛剛流出時，管道內(nèi)并無氣體，不僅如此，此處的液氨還有一定的過冷深度，因為此處位于氣液分界面以下約1m，由于流體靜力學(xué)的原因，分界面以下每過1m高度差，流體靜壓就升高5.98kPa(液氨密度以610kg/m計)。所以，將流量計的安裝位置前移，能有效地減少流量計測量管內(nèi)流體的含氣率。
(2)避免用流量計前的閥門控制流量
在圖2.56中，緩沖罐上方有一臺控制閥V2，用于控制進入緩沖罐的流量。在儲罐的出口有一臺閥V1。正確的做法是將V1開足，而且流量計前的任何一段輸送管道內(nèi)不能有大的阻力，用V2控制流量。
如果將閥V1關(guān)小，將會使流量計測量管內(nèi)壓力大幅度降低，含氣率大幅度升高。
(3)注意管道絕熱保溫
液氨在管道內(nèi)從儲罐流到緩沖罐，沿途經(jīng)管壁從大氣吸收熱量，含氣率逐漸升高，改善管道和管件的保溫，有利于降低含氣率。
四、反饋的信息
用戶后來利用停車檢修機會從液氨總管上開口取氨，科氏力流量計顯示的密度值穩(wěn)定在510~610kg/m3，流量示值也較穩(wěn)定。流體溫度穩(wěn)定在20℃左右。p=510kg/m3時，用式(2.57)計算，對應(yīng)含氣率為16.6%，比改裝前大幅度降低。
五、討論
在流量測量中，液氨和其他高飽和蒸氣壓的液體一樣，是難度極高的被測介質(zhì)，如果處理的不好，渦輪流量計、渦街流量計、差壓流量計等絕大多數(shù)流量計都會敗下陣來。
