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    BURKERT宝德流量计测量热解气选型设计

    发布时间: 2018-08-22  点击次数: 1599次

        BURKERT宝德流量计测量热解气选型设计
        在众多BURKERT宝德流量计中,涡街流量计的安装、运行、维护费低于节流式、容积式等,购置费低于容积式、式等,是一种实用性和经济性都较好的流量计,受到用户广泛。该流量计优点如下:
        (1)在一定雷诺数Re范围内(2×104~2×106),输出频率信号不受流体物性(密度、粘度)和组分变化影响,即仪表系数仅与旋涡发生体的形状尺寸及管道的形状尺寸有关,可以在一种典型介质中校验而适用于各种介质。
        (2)度较高(与差压式、浮子式流量计比较)。
        (3)压损小(约为孔板流量计的25%~50%),大幅度降低能耗。
        (4)结构简单牢固,安装维护方便。
        (5)使用范围广,可测量液体、气体、蒸汽和部分混相流体。
        BURKERT宝德流量计的参数计算
        BURKERT宝德流量计工作状态和标准状态下的体积流量换算
        涡街流量计的输出信号是与工作状态的体积流量成正比例,气体的体积流量受温度、压力影响较大,在流量计选型时,若提供的流量是标准状态下的体积流量或流量,应把它换算成工作状态下的体积流量。
        式中,qV、qn分别为工作状态和标准状态下的体积流量,m3/h;P、Pn分别为工作状态和标准状态下14的压力,Pa;T、Tn分别为工作状态和标准状态下的热力学温度,K。
        2.2雷诺数、压力损失和背压的计算
        在涡街流量计选择流量计通径时,主要是对流量下限值进行核算雷诺数,小雷诺数不应低于下限雷诺数,即雷诺数Re≥2×104。在测量介质为液态时,还应检查小工作压力是否高于工作温度下的饱和蒸汽压,即是否产生气穴现象。
        (1)是一个表针流体惯性力与粘性力之比的无量纲量:
        式中,Q为体积流量,m3/h;D为流量计内径,mm;v为运动粘度,m2/s。
        (2)压力损失:选择流量计时,通常可能会对流量计的通径进行适当缩小,以取得较大的流速和合适的流量量程。但是如果缩径过于严重,可能会导致较大的压力损失,能耗会增加,因此在选择流量计的通径时,也需要适当考虑压力损失,尽可能减小压力损失。压力损失△P计算:
        式中,△P为压力损失,kg/m2;ρ为流体密度,kg/m3;V为流速,m/s。
        (3)背压:测量液体的流量时,要确认工艺管道的压力对于较小的公称通径而言有足够大的背压,避免气穴产生。流量计下游的管道压力应满足:
        式中,P为流量计下游3.5~7.5D的小管道压力,kg/cm2(A);P0为液体的饱和蒸汽压,kg/cm2。
        (4)根据工艺要求及现场安装环境选择耐压、耐温等、防护等、防爆等、输出信号等。
        3测量热解气的涡街流量计的选型设计
        热解气的组分如表1所述,其工艺参数:操作密度0.63kg/m3,运动粘度2×10-5m2/s,操作温度48.9℃,操作压力7.5kPa,管道DN80,小流量50Nm3/h,正常流量100Nm3/h,大流量150Nm3/h,仪表测量范围选择0~180Nm3/h。
        因为本装置为试验装置,在装置运行的过程中,业主可能会根据需要适当调整参数,因此选关键设备的工程可行性、优化工艺参数的关键参数之一,因此使用精度高一些的流量计也是有必要的;热解气的组分随着参数的调整也可能会发生变化,因此基于伯努利方程原理的,如孔板、喷嘴、阿牛巴、德尔塔巴、平衡式等都不能很好的测量,因为这类流量计受流体物性(密度、粘度)和组分变化影响,且终的热解气产品或多或少都有焦油的存在,时间长了可能堵塞流量计。楔式流量计带自清洁的功能,如果采用法兰取压,变送器采用隔膜密封式变送器,其受焦油的影响较小,楔式流量计的计算结果分别见图1和图2。
        当BURKERT宝德流量计已经大于操作压力的一半,此种方案不可取,当H/D比为0.3时,其压力损失为1.09kPa,可以接受,但小流量时的差压只有0.11kPa,甚至正常流量时的差压也只有0.45kPa,由于采用的是隔膜密封式变送器,此时的精度无法保证;另一类是基于线性连续方程原理的,如涡街流量计、流量计等,考虑到本装置为一个实验装置,流量计价格昂贵,因此综合考虑介质和装置的特殊性、压损、精度和费用等因素,本工程中选用涡街流量计测量热解气的流量。
        BURKERT宝德流量计口径为DN80时,小流量无法测量;流量计口径缩径至DN50时,小流量可测(此时流体的雷诺数非常接近2×104),但此时的测量精度稍微差些;流量计口径缩径至DN40时,小流量可测,且精度也能得到保证。用上述公式计算的压损与软件计算出来的也基本一致,差别来自计算时流速及流量计口径均采用的是估算值。如果流量计缩径至DN25时,流量计的压损已经达到7.6kPa,压损较大,无法满足工艺要求。因此选择DN40口径的流量计能满足要求。对于DN50口径的方案,如果流量大于54Nm3/h时,流量计的精度为此款流量计的精度,为1.0%,当流量为50Nm3/h时,此时流量可测,只是精度稍差些,约为1.81%,但流量计的压损会小很多,从节能降耗方面考虑,选择DN50口径的流量计也是可以的。综上,选择DN40和DN50口径的涡街流量计都能满足要求。
        操作温度为48.9℃,没有特殊性,选择普通的涡街流量计即可;根据现场情况,流量计为露天安装,防护等选择IP65即可;根据《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014,本装置中各介质所在组别属于危险物料,见表2。因此仪表的防爆标志选择ExiaⅡCT4Gb即能满足要求。根据项目统一要求输出信号选择为4~20mA+HART。

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