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    BURKERT寶德流量計(jì)測量熱解氣選型設(shè)計(jì)

    發(fā)布時(shí)間: 2018-08-22  點(diǎn)擊次數(shù): 1995次

        BURKERT寶德流量計(jì)測量熱解氣選型設(shè)計(jì)
        在眾多BURKERT寶德流量計(jì)中,渦街流量計(jì)的安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低于節(jié)流式、容積式等,購置費(fèi)低于容積式、式等,是一種實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性都較好的流量計(jì),受到用戶廣泛。該流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)如下:
        (1)在一定雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)(2×104~2×106),輸出頻率信號(hào)不受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響,即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀尺寸及管道的形狀尺寸有關(guān),可以在一種典型介質(zhì)中校驗(yàn)而適用于各種介質(zhì)。
        (2)度較高(與差壓式、浮子式流量計(jì)比較)。
        (3)壓損小(約為孔板流量計(jì)的25%~50%),大幅度降低能耗。
        (4)結(jié)構(gòu)簡單牢固,安裝維護(hù)方便。
        (5)使用范圍廣,可測量液體、氣體、蒸汽和部分混相流體。
        BURKERT寶德流量計(jì)的參數(shù)計(jì)算
        BURKERT寶德流量計(jì)工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量換算
        渦街流量計(jì)的輸出信號(hào)是與工作狀態(tài)的體積流量成正比例,氣體的體積流量受溫度、壓力影響較大,在流量計(jì)選型時(shí),若提供的流量是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量或流量,應(yīng)把它換算成工作狀態(tài)下的體積流量。
        式中,qV、qn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量,m3/h;P、Pn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下14的壓力,Pa;T、Tn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度,K。
        2.2雷諾數(shù)、壓力損失和背壓的計(jì)算
        在渦街流量計(jì)選擇流量計(jì)通徑時(shí),主要是對流量下限值進(jìn)行核算雷諾數(shù),小雷諾數(shù)不應(yīng)低于下限雷諾數(shù),即雷諾數(shù)Re≥2×104。在測量介質(zhì)為液態(tài)時(shí),還應(yīng)檢查小工作壓力是否高于工作溫度下的飽和蒸汽壓,即是否產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。
        (1)是一個(gè)表針流體慣性力與粘性力之比的無量綱量:
        式中,Q為體積流量,m3/h;D為流量計(jì)內(nèi)徑,mm;v為運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s。
        (2)壓力損失:選擇流量計(jì)時(shí),通?赡軙(huì)對流量計(jì)的通徑進(jìn)行適當(dāng)縮小,以取得較大的流速和合適的流量量程。但是如果縮徑過于嚴(yán)重,可能會(huì)導(dǎo)致較大的壓力損失,能耗會(huì)增加,因此在選擇流量計(jì)的通徑時(shí),也需要適當(dāng)考慮壓力損失,盡可能減小壓力損失。壓力損失△P計(jì)算:
        式中,△P為壓力損失,kg/m2;ρ為流體密度,kg/m3;V為流速,m/s。
        (3)背壓:測量液體的流量時(shí),要確認(rèn)工藝管道的壓力對于較小的公稱通徑而言有足夠大的背壓,避免氣穴產(chǎn)生。流量計(jì)下游的管道壓力應(yīng)滿足:
        式中,P為流量計(jì)下游3.5~7.5D的小管道壓力,kg/cm2(A);P0為液體的飽和蒸汽壓,kg/cm2。
        (4)根據(jù)工藝要求及現(xiàn)場安裝環(huán)境選擇耐壓、耐溫等、防護(hù)等、防爆等、輸出信號(hào)等。
        3測量熱解氣的渦街流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)
        熱解氣的組分如表1所述,其工藝參數(shù):操作密度0.63kg/m3,運(yùn)動(dòng)粘度2×10-5m2/s,操作溫度48.9℃,操作壓力7.5kPa,管道DN80,小流量50Nm3/h,正常流量100Nm3/h,大流量150Nm3/h,儀表測量范圍選擇0~180Nm3/h。
        因?yàn)楸狙b置為試驗(yàn)裝置,在裝置運(yùn)行的過程中,業(yè)主可能會(huì)根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整參數(shù),因此選關(guān)鍵設(shè)備的工程可行性、優(yōu)化工藝參數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)之一,因此使用精度高一些的流量計(jì)也是有必要的;熱解氣的組分隨著參數(shù)的調(diào)整也可能會(huì)發(fā)生變化,因此基于伯努利方程原理的,如孔板、噴嘴、阿牛巴、德爾塔巴、平衡式等都不能很好的測量,因?yàn)檫@類流量計(jì)受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響,且終的熱解氣產(chǎn)品或多或少都有焦油的存在,時(shí)間長了可能堵塞流量計(jì)。楔式流量計(jì)帶自清潔的功能,如果采用法蘭取壓,變送器采用隔膜密封式變送器,其受焦油的影響較小,楔式流量計(jì)的計(jì)算結(jié)果分別見圖1和圖2。
        當(dāng)BURKERT寶德流量計(jì)已經(jīng)大于操作壓力的一半,此種方案不可取,當(dāng)H/D比為0.3時(shí),其壓力損失為1.09kPa,可以接受,但小流量時(shí)的差壓只有0.11kPa,甚至正常流量時(shí)的差壓也只有0.45kPa,由于采用的是隔膜密封式變送器,此時(shí)的精度無法保證;另一類是基于線性連續(xù)方程原理的,如渦街流量計(jì)、流量計(jì)等,考慮到本裝置為一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,流量計(jì)價(jià)格昂貴,因此綜合考慮介質(zhì)和裝置的特殊性、壓損、精度和費(fèi)用等因素,本工程中選用渦街流量計(jì)測量熱解氣的流量。
        BURKERT寶德流量計(jì)口徑為DN80時(shí),小流量無法測量;流量計(jì)口徑縮徑至DN50時(shí),小流量可測(此時(shí)流體的雷諾數(shù)非常接近2×104),但此時(shí)的測量精度稍微差些;流量計(jì)口徑縮徑至DN40時(shí),小流量可測,且精度也能得到保證。用上述公式計(jì)算的壓損與軟件計(jì)算出來的也基本一致,差別來自計(jì)算時(shí)流速及流量計(jì)口徑均采用的是估算值。如果流量計(jì)縮徑至DN25時(shí),流量計(jì)的壓損已經(jīng)達(dá)到7.6kPa,壓損較大,無法滿足工藝要求。因此選擇DN40口徑的流量計(jì)能滿足要求。對于DN50口徑的方案,如果流量大于54Nm3/h時(shí),流量計(jì)的精度為此款流量計(jì)的精度,為1.0%,當(dāng)流量為50Nm3/h時(shí),此時(shí)流量可測,只是精度稍差些,約為1.81%,但流量計(jì)的壓損會(huì)小很多,從節(jié)能降耗方面考慮,選擇DN50口徑的流量計(jì)也是可以的。綜上,選擇DN40和DN50口徑的渦街流量計(jì)都能滿足要求。
        操作溫度為48.9℃,沒有特殊性,選擇普通的渦街流量計(jì)即可;根據(jù)現(xiàn)場情況,流量計(jì)為露天安裝,防護(hù)等選擇IP65即可;根據(jù)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-2014,本裝置中各介質(zhì)所在組別屬于危險(xiǎn)物料,見表2。因此儀表的防爆標(biāo)志選擇ExiaⅡCT4Gb即能滿足要求。根據(jù)項(xiàng)目統(tǒng)一要求輸出信號(hào)選擇為4~20mA+HART。

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