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九游会电竞网页 分享不锈钢冷轧冷线中性盐罐加酸流量仪表的选择分析

来源: 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 检修工程部 作者:王晓斌 发布日期:2022-01-07

       摘 要: 通过对不锈钢冷轧冷线中性盐罐加酸流量安装位置进行现场分析,从接触式和非接触式两种可行性方案进行分析研究。采用对比分析方法,重点从确保安装的安全性、及时性和降低设备费用三个方面出发,非常终确定为非接触式外夹式超声波流量计方案,并提出后期保证测量数据运行准确性的方法,有效解决了不锈钢冷轧冷线中性盐罐加酸流量测量问题。

 
 引言
       随着工业发展,不锈钢产品随之也不断被研发,以更好的满足生产、生活需求。近年来,公司也加大了科研资金投入,多种新产品被研发并陆续投入市场。不锈钢产品市场需求量较大,因此,公司也积极根据客户对不同钢种的需求,调整及优化工艺,保证各类产品的供应。不锈钢冷轧中性盐电解段主要目的为去除带钢的氧化铁皮[1],该工艺存在缺陷时,将严重影响带钢表面质量。根据不锈钢分公司对产品结构的调整,生产某类钢种时,为满足工艺要求,需要保证不锈钢冷轧冷线中性盐罐为弱酸性,经过主体单位的改造,从原酸站引入一路加酸管路( 介质为浓硫酸) ,每次加酸均通过与不锈钢热线操作室沟通进行“估量”操作,因沟通协调及现场分路截止阀确认不到位,在热线加酸过程中,未对冷线分路阀门进行关闭,致使中性盐罐未按照工艺需要加入了过量的浓硫酸,造成产品质量事故。浓硫酸具有强氧化性、脱水性等特点,选型不当易出现生产期间漏酸等严重后果。本文着重研究不锈钢冷轧冷线中性盐罐加酸流量测量问题,通过对比不同测量方案的优劣性,结合现有实际提出非常佳测量方案。 
 
2 测量对象特性和存在问题
       不锈钢冷轧冷线中性盐罐所加酸( 98% 浓硫酸) 来自冷轧原酸站,共有两台泵( 一备一用) ,型号为 MPC 50-320-160,流量 Q 为 15 m3 /h,功率 P 为 6.95 kW,密度 ρ 为 1.80 kg /dm3。从原酸站至热线后,分两路。其中,一路进入热线,一路至冷线中性盐罐。从热线分冷线处设有手-自动截止阀,用于冷线不加酸时切断介质用。因不锈钢冷轧冷线及热线分为两个独立操作室,加酸泵属于热线控制设备,每次冷线加酸均需要提前联系及现场反复确认。
 
       通过与不锈钢工艺、电气人员的沟通,设计加酸时间仅需为 40 ~ 100 s。根据所使用泵相关参数进行技术分析,每秒可加约 4.17 L,因此每次加酸流量范围为 160 ~ 400 L 之间。本公司目前不锈钢冷轧冷线、热线、中厚板、铬钢酸洗线硫酸、硝酸等介质的选型及使用状况进行对比,现有测量系统中,为保证测量精度及稳定性,均选用电磁流量计作为测量仪表。但是该系统加酸时间较短,如果按照瞬累量进行总量的核算误差太大,无法进行准确测量。因此,目前冷轧冷线中性盐罐加酸工艺存在以下问题: 
       ⑴加酸时,每次需要与热线( 不同操作室) 沟 通,工作量大,造成工作效率下降; 
       ⑵是否加酸无法在线监控,出现异常加酸时,易引起产品质量事故; 
       ⑶按照 40 ~ 100 s 单次加酸瞬累量作为加酸总量进行统计,存在较大误差。 
 
3 仪表选型方案及分析
 
       为解决上述问题,根据现场实际,并结合浓硫酸测量介质特性,选用接触式和非接触式两种选型方案。 
 
3.1 接触式流量计选型方案
       现场被测介质为单相流体,而且所使用的泵功率恒定,沿途管路固定,流速相对稳定,同时被测介质具有导电性,满足电磁流量计的测量要求,因此,首选方案为电磁流量计,本次选型为 KROHNE 科隆产品。主要从三个方面进行重点研究,即电极材料、衬里材料及流速。 
 
3.1.1 电极材料
       钽电极具有优良的耐腐蚀性,和玻璃很相似。除了氢氟酸、发烟硫酸、碱外,几乎能耐一切化学介质( 包括沸点的盐酸、硝酸和 175 ℃ 以下的硫酸) 的腐蚀。基于浓硫酸的强氧化特性,选择电极材料为钽。
 
3.1.2 衬里材料
       PFA 衬里是塑料中化学性能非常稳定的一种材料,能耐沸腾的盐酸、硫酸、硝酸和王水,也能耐浓碱和各种有机溶剂; 在测量管内有不锈钢丝网,因此增强了衬里与金属管的结合力,具有耐负压性。适用范围: ①-40~180 ℃ ; ②酸、碱等强腐蚀性介质。本次被测浓硫酸温度为 25 ℃ 左右,因此,衬里选型应为 PFA 材料。
 
3.1.3 流速
       电磁流量计的选型过程中,流速是比较关键的因素。例如在矿浆流量的测量中,通常需将流速控制在 2~3 m /s,非常好接近 3 m /s,这样能够避免黏稠介质的附着、沉淀,做到自清洁。但是,对于浓硫酸的测量过程中,高流速所产生的冲刷会严重磨损电磁流量计衬里,极大降低电磁流量计的使用寿命,甚至造成安装点漏酸等严重事故,威胁现场作业人员的人身安全。下面重点对不同口径流量计流速、流量之间的对应关系进行分析,见表 1。
DN40 流量计口径-流速-流量对应表
       通过对比硫酸泵非常大输送流量,当选择 DN40 管径电磁流量计时,流速约为 3 m/s 时,被测介质流量约为 15 m3 /h; 当选择 DN50( 现场实际管道为 DN50)管径电磁流量计时,流速为 2 m/s 时,被测介质流量约为 15 m3 /h; 当选择 DN65 管径电磁流量计时,流速约为 1.2 m/s 时,被测介质流量约为 15 m3 /h。
 
       因被测介质为 98%浓硫酸,在高流速情况下容易对管道及电磁流量计衬里产生严重冲刷,管路壁厚会逐渐减小,易造成管路及电磁流量计泄漏或损坏。因此,选型中应重点考虑介质流速。查阅常见液体流速取值标准,硫酸浓度为 93% ~ 100%,使用管路材质为铸铁管或钢管时( 现场管道使用不锈钢钢管) ,流速应控制在 1.2 m/s 以下,该流速可有效防止硫酸介质对管路及电磁流量计内衬的冲刷,确保电磁流量计的长期使用及管路的安全。
 
       通过以上流量计口径-流速-流量对应表及相关分析,减去泵的阻力影响因素,口径为 DN65 流量计符合现场实际测量要求。因此,电磁流量计通径选择 DN65。 
 
3.2 非接触式流量计选型方案
       通过分析现有加酸系统,非接触式流量计也是较为可行的方案,因此选用的第二套方案为外夹式超声波[2]非接触式流量计,主要从四个方面进行分析研究,即管道材质、非常大流速、直管段、安装方法。
 
3.2.1 管道材质
       超声波非接触式流量计使用于碳钢、不锈钢、铸铁等均匀质密的管道,现场管路为不锈钢管道,符合使用要求。 
 
3.2.2 非常大流速
       通过上述流速的综合计算,非常大流速为 2 m /s,符合超声波流量计测量非常大范围要求。 
 
3.2.3 直管段
       超声波流量计对于直管段的要求非常严格,通过现场实验总结,直管段应满足表 2 要求。
超声波流量计测量直管段要求
       同时,直管段范围内应无任何阀门、变径、弯头等; 安装位置应远离泵、高压电、变频器等,就能确保测量数据的稳定性,消除流体局部流速变化引起的测量数据波动等问题。
 
       通过对现场进行分析,测量直管段前有缩颈,缩颈后前、后直管段大于 15D,符合直管段要求。 
 
3.2.4 安装方法
       现场管道为 DN50,采用 V 法安装。 
 
4 两种选型优劣分析及方案确定
 
4.1 电磁流量计选型方案
       优点: 测量精度为 0.2%,当被测流量为 15 m3 /h 时,误差为 0.03 m3 /h。
       缺点: ①安装不方便,需要在酸管道动火作业,存在较大安全隐患; ②正常生产期间无法进行安装; ③在 40~100 s 加酸时间内,加酸总量也无法准确计量; ④备件费用远高于外夹式超声波流量计。

其实在这里,九游会电竞网页 仪表并不全认同”“甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 检修工程部”的王晓斌工程师的看法,在此案例中,现场管道已经运行的时候,无法动火开孔,这是电磁流量计唯一的缺点,至于精度方面,肯定比外夹式超声波流量计精度高,而且DN50的配件费用不高,而且材质选型正确,不偷工减料的情况下,基本不会出故障和质量问题,哪里来的配件维修和更换?但凡遇到配件费用的,或者说谁费用比较高的,都是涉及中间环节或者虚高报价导致的。众所周知,虽然超声波流量计在某些介质和工艺环境方面有一定的特点优势,但是只要是一定导电流体,粘稠度不高的,电磁流量计对液态流体的测量选择都是先要考虑的选择。
 
4.2 超声波流量计选型方案
       优点: ①安装方便,无需开孔,安装安全风险较低; ②可在任何时间进行安装; ③备件费用低于电磁流量计。
 
       缺点: 测量精度低于电磁流量计,误差较大。无论选用哪种方案,单次加酸累积量均无法准确计量,只能进行粗略的估计。为有效避免测量精度低的问题,根据现有硫酸泵功率参数,非常终通过程序容错方法与超声波流量计实际测量值进行综合分析,计算出单次加酸值。
 
       通过上述分析,非常终将加酸流量选型为外夹式超声波流量计。 
 
5 确保测量数据稳定性
该工艺对加酸流量控制较为严格,因此,仪表人员应每周至少一次对外夹式超声波流量计换能器固定情况进行点检,同时对信号强度进行重点检查,信号强度保持在 80 dB 以上。
 
另外,定期使用手持式超声波流量计( 定期送检) 进行定期比对测试,保证现场安装仪表性能的长期稳定性,同时应留存好比对记录。 
 
6 结语
现场出现的问题一定需要结合现场实际进行深入分析,非常终得出切实解决的方案,此次对加酸流量测量方案的确定是紧密结合现场实际问题所制定的方案,方案实施后,测量数据准确,有效解决了浓硫酸加入量的测量问题,确保了人员安全,提高了操作人员的工作效率,同时也降低了设备备件费用。

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