某系统氨水密度检测仪表设置在等压氨吸收塔液相出口管道,管道材质为304,管道规格为DN100。现市场上的液体检测密度计仪表有质量流量密度计、音叉密度计、静压密度计等多种。
(1)质量流量密度计即科里奥质量流量计,测量原理以科里奥利力的产生为基础。驱动系统以其共振频率驱动两根测量管。两根管道都反相振动,类似于共振音叉。通过振动测量管的介质产生科里奥利力、而这些力在流入或流出侧的管上产生正值或负值。这些力与质量流量成正比、并引起测量管变形(扭转)。
科里奥质量流量计具有无需上下游直管段,可对质量、密度和温度多个过程变量进行在线测量,免维护等优点,但需要外部电源供电,一般选24VDC或220VAC供电,此外,较大管径的质量流量计价格昂贵,用在DN100管道上,某知名品牌的价格在10万左右,若需要考虑造价成本,则需要优先考虑其他方案。
(2)音叉密度计是以共振理论为基础,根据频率和密度之间关系,测量出频率的变化,从而检测密度的变化。但需注意当音叉体处于工作态时,单片音叉体末端会产生一个椭圆形有效测量敏感区,当音叉振动波传播过程被障碍物打断时,破坏有效敏感区,同时振动也会被障碍物反射产生变形,称之为边界效应,此外针对DN100(管道内径为100mm)及以下的管道,边界效应会对音叉传感器精度造成影响。经咨询多个音叉密度计厂家,现有音叉密度计产品均建议安装在DN100及以上的管道上使用,若不能保证管径,使用旁通管道安装方式。
(3)静压密度计采用差压法测量,通过测量液体内部静压力,根据静力学公式间接测量液体密度,此密度计适合在较大罐上安装使用,管道安装复杂,准确度较低。
根据SH/T3005—2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》9.3.3a)密度测量宜采用振动式密度计、放射性密度计和科里奥质量流量计,通过市面产品对比,放射性密度计价格最高,增长很多倍。
为了减少成本,优先选择振动式密度计、科里奥质量流量计。振动式密度计目前最常见的为谐振音叉式密度计。表2是某品牌质量密度计和音叉密度计选型对比。
经过对比,该项目氨水密度测量介质相对简单,且直管段、管径均满足音叉密度计的使用条件,DN100管道安装条件的音叉密度计价格相对便宜,且安装维护简单,所以最终选用音叉密度计。