用质量流量计与压力变送器测量塔内液体密度的比较

0 引言

随着环境保护要求的提高，国内大型火力发电厂基本都上马了烟气脱硫工程，而在湿法脱硫工程中经常需要实时在线测量吸收塔内的液体密度（如石灰石浆液、硫铵等）。本文将介绍2种测量液体密度的方法，并从安装和价格2个方面进行比较。

1 用质量流量计测量密度

1.1 质量流量计介绍

现阶段各湿法脱硫工程中普遍使用的是科氏力质量流量计。质量流量计是根据科里奥利力原理制造的一种新型的直接测量封闭管道内流体质量流量的测量仪表，其一般由信号测量传感器和信号转换器2部分组成。法国物理学家科里奥利在1832年研究水轮机时发现，流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，这就是科里奥利力，简称科氏力。

1.2 质量流量计的安装要求

质量流量计的安装一般都需要考虑必要的前后直管段要求，要尽量远离节流装置，如阀门、孔板等。质量流量计经常采用旁路安装方式，此时需保证流经质量流量计的介质流速不能低于1m/s，防止介质在质量流量计内沉积造成堵塞，并考虑在安装管路上设置自动排污及冲洗阀门。有的厂家建议将质量流量计垂直安装于泵下游（避免被抽真空）垂直管道的最低点处，由于介质从下往上流，往往会给管道工艺设计带来一定的不便。由于在湿法脱硫工程中被测量的介质具有酸性和较高的含固量，在稍大的流速下就会对质量流量计造成较大的磨损，所以，在选型时要考虑其材质能耐酸及耐磨损（一般可以考虑哈氏合金）。

1.3 质量流量计的缺点

在实际使用过程中发现，科氏力质量流量计在刚开始使用时一般都比较准确，精度也很高。在使用一段时间后，可能由于操作环境恶劣的缘故，测量管路不断振动，其测量值往往不准确；同时，在使用过程中要经常对其进行冲洗，否则极易堵塞。另外，科氏力质量流量计价格很高，一般在10万元以上，较便宜的也要五六万元。

2 用隔膜式压力变送器测量密度

2.1 安装方法及原理

利用压力变送器来间接测量塔内液体密度，安装简单，价格便宜，可应用于精度要求不是特别高的场合。其测量方法如下：在吸收塔底部相对位置上、下2点安装2个隔膜法兰式压力变送器。为了防止塔内介质沉降凝结，吸收塔上一般都安装了大型搅拌器。搅拌器不断搅拌，介质就不会凝结，但在吸收塔最底部，由于搅拌器作用不到，随着介质固体颗粒的不断沉降，肯定会淤积凝结。所以，压力变送器的安装位置要离吸收塔最底部有一段距离，通常为1.3m左右。2个压力变送器之间的高度差Δh为已知值。其原理如图1所示。

图1 压力变送器测量原理

根据阿基米德定律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）。

在求得介质密度ρ后，可通过h1=p1/（ρg），h=h1+h0求得塔内的实际液位。在测量精度要求不高的情况下，可假定密度ρ为已知定值，通过这种方法直接用一个压力变送器测得液位。由于吸收塔内液位是相对波动的，所以，压力变送器实际测得的压力值本身就有误差。湿法脱硫工程对塔内液位控制精度要求不是很高，这一误差不影响系统运行，可忽略。但塔内介质液位是系统稳定运行的一个重要参数，通常采用“二选一”或“三选二”的冗余设计。

2.2 压力变送器的选型

由于测量方法本身存在误差，所以通常要求使用测量精度较高的隔膜式法兰压力变送器。由于塔内介质易表面凝结，所以一般选用法兰直径较大的变送器（如DN80）并在选型时配带冲洗环，以便凝结堵塞时用冲洗水冲洗维护。为了适应酸性环境，变送器接液材料通常选用哈氏合金。3051L型液位变送器本身液位测量精度达0.075%，小巧而质轻，易于安装与维护。此种压力变送器目前市场价格一般为七八千元，远低于科氏质量流量计的价格，而且安装简单，不占空间，无特殊要求，但要防止测量计接液面凝固堵塞。

3 结论

综上所述，对于测量塔内液体的密度，用质量流量计测量精度高，但安装管路复杂、价格昂贵；而用压力变送器测量的缺点是精度不太高，但安装简单、运行稳定、易维护，最重要的是价格便宜。在脱硫工程竞争越来越激烈，合同价越来越低的情况下，使用压力变送器测量密度是一个不错的选择，在许多工程中得到了实际应用。(end)