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旋進雙參量質量流量計在變組分氣體計量中應用


文章日期:2018-12-11|閱讀數:


摘要:文章通過分析旋進雙參量氣體質量流量計的工作原理及特點,總結該流量計變組分氣體計量應用情況,通過此文的探索擬給煉化企業同行提供一個安裝成本低、數據可靠準確的變組分氣體測量的理想解決方案。
    各煉化企業中裝置燃料氣、干氣等變組分氣體計量大多采用標準節流裝置流量計、渦街流量計,通過采用固定密度值間接得到質量流量。但煉化企業受原油品種、生產工藝影響,煉廠干氣、燃料氣組分及密度變化大。由于現場無法實時測量組分密度,用固定的組分密度值進行流量計算必然造成燃料氣、干氣等變組分氣體計量誤差大,裝置物料難以平衡。如給每臺流量計配裝在線色譜儀,由于成本原因不易推廣。    為解決此問題,各煉化企業也陸續使用科氏力質量流量計用于變組分氣體計量。雖然科氏質量流量計性能穩定、準確度高,但目前國內一般只有口徑擬00及以下科氏力質量流量計用于氣體計量,大口徑氣體計量大多采用標準節流裝置流量計、均速管流量計。同時科氏力質量流量計價格昂貴,并對使用環境要求高,要求周邊無大的振動源、流量計不能安裝在低點易積液處等要求。
    應用研究新型計量原理的旋進雙參量氣體質量流量計,可以在未知組份情況下測量出介質的密度和質量流量,同時性價比高、故障率低、準確度高,適用于測量變組份氣體,可解決各煉化企業裝置燃料氣、干氣等變組分氣體計量誤差大問題。
1、旋進雙參里質量流量計工作原理及特點:
1.1、工作原理:

    旋進雙參量質量流量計分二部分:旋進體積流量計和差壓變送器組件,其中差壓變送器的兩根取壓管分別安裝在旋進流量計起旋器前后位置的管壁上,跟管道內連通。旋進體積流量計輸出的脈沖信號、差壓變送器輸出的4一20 mA信號進流量積算儀,在流量積算儀中輸人流量計檢定系數,流量積算儀顯示質量流量、工況體積、工況密度等參數,其結構示意圖如圖1所示。
圖1旋進雙參f質f流f計結構示意圖
圖1旋進雙參f質f流f計結構示意圖
    其工作原理如下所述。    (1)旋進體積流量計能可靠地測量工況條件下的體積流量。即
計算公式
    式中:qv.為工況條件下體積流量,m3/h; f為旋進體積流量計傳感器輸出頻率,1/s;  K,為工況條件下流量系數(起旋器后取壓),1/L; e為氣體可膨脹系數。    如果氣體組分穩定,也就是密度固定,則采用溫度壓力補償的方法就可測量質量流量qm,但對變組分氣體,即使溫度壓力穩定不變,流量密度也會在大范圍內變化。
    (2)差壓變送器體積流量
計算公式
計算公式

    由式(6)分析,質量流量只與差壓值一個變量有關,其他參數在實驗室通過標定得出。因此,利用旋進體積流量計與差壓變送器測量組合,可以在未知組份情況下測量出介質的密度和質量流量,適用于變組份氣體的流量計量。
1. 2、特點:
    根據旋進雙參量質量流量計結構及工作原理,可分析該流量計具有如下特點。
    (1)利用旋進體積流量計的起旋器作為差壓產生部件,可以獲得差壓值為標準孔板開孔面積比大概在0. 52時的差壓,因此獲得比較高的差壓值,本身旋進體積流量計測量體積可以獲得很寬的量程,使得測量量程總體比較寬,尤其適用于低密度、低流速氣體測量。
    (2)被測氣體流過起旋器后,靜壓總有一定的降低,從而使氣體的體積相應膨脹。旋進雙參量質量流量計特殊的結構,通過特殊的標定方法,從式(4)得知,旋進雙參量質量流量計測量得到的密度自動消除了這個不可知的膨脹帶來的體積(密度)誤差,經誤差合成計算,系統準確度等級可達1. 0級。
    (3)因差壓部件的流量系數通過標定得出,旋進雙參量質量流量計的質量流量通過動態得到的密度和差壓計算得出,是實時的動態質量流量和密度。
    (4)旋進雙參量質量流量計本身具有自己整流的能力,安裝一般無需直管段,特別適合流量儀表安裝位置直管段不足的場合。    (5)可以測量***高到300℃氣體介質。

2、旋進雙參量質量流量計變組分計量應用分析:
2.1、校驗:

  旋進雙參量質量流量計在音速噴嘴標準裝置標定得出Ke,凡,并在(正壓法)空氣流量標準裝置上進行校驗,以驗證其1. 0級準確度。    某煉化企業某裝置低分氣A旋進雙參量質量流量計檢定數據,如表1所示。
表1
續表
2.2、現場應用分析:
2. 2. 1、低分氣A理論分析密度計算:

    儀表顯示的流體密度值,可用氣體組分分析儀器測得的混合氣體組分值,經式(7)計算得到理論密度,然后進行比較,求得示值誤差。
計算公式


    某裝置低分氣A分析數據及密度計算,如表2所示。
表2低分氣A分析數據及密度計算
表2低分氣A分析數據及密度計算

2. 2. 2、低分氣A旋進雙參量質量流量計標準密度:
      計算    低分氣A旋進雙參量質量流量計測量的工況狀態混合氣體密度為4. 222呵耐,該低分氣管線溫度、壓力測量值:壓力1. 492 MPa( G),溫度43. 9℃。
計算公式


2. 2. 3、相對誤差計算 :
   相對誤差計算公式: (Pm一POn)/pm則相對誤差=( 0. 311一0. 309)/0. 311 x 100%二0. 6%。

2. 2. 4、結果驗證:
    因為旋進雙參量質量流量計測量的質量流量直接與P、旋進流量計qv。有關,因為流量計測量密度與分析密度間的相對誤差小于1. 0%,流量計Ke,凡準確,因此該流量計質量流量9。數據準確。

3、結論:
  (1)旋進雙參量質量流量計利用差壓與起旋器測量原理,較好的解決了變組分氣體的測量難點,其價格僅為科氏力質量流量計1/2一1/3。同時,利用旋渦發生體作為差壓測量部件,獲得比較高的差壓值,測量量程寬,適用于低流速變組分氣體測量。經(正壓法)空氣流量標準裝置上校驗,其準確度可達1. 0級。
    (2)由于旋進雙參量質量流量計的起旋器是非標準節流件,差壓變送器的流量系數、旋進體積流量計的傳感器輸出頻率必須通過標定裝置獲得,同時對于不同流速氣體的流量系數非線性,因此在大口徑、大流量氣體測量仍需要實驗。


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