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      質量流量計是滿足關鍵流程需求

      來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2018-08-21 09:27:22

           新一代科里奧利質量流量計正迅速成為工業過程中質量流量測量和控制的首選技術。對于潛在的新用戶,我們上海自動化儀表股份有限公司提供了大規模計量功能的重點,重點是科里奧利技術。

      質量流量計是滿足關鍵流程需求

       
          許多工業過程可以受益于基于計量質量流量的流量測量和控制,單位為磅/小時。無論測量流體的溫度或壓力,流動剖面或其他變量(例如其密度或粘度)的變化如何,一磅液體或氣體都是磅,所有這些變量都會對體積計的精度產生影響。
       
          結合了差壓,壓力和溫度傳感器,以及確定質量流量的計算邏輯。節省的原因是需要更少的變送器,接線和過程穿透。
          測量質量流量為化工,食品和飲料,石化,紙漿和造紙,石油精煉,制藥,水或廢水處理等行業提供價值數千美元的加工改進潛力。典型應用包括配料和混合操作,容器的精確灌裝,計費和保管轉移,以及改進的過程控制本身。
       
          近年來,質量流量計設計取得了很大進展,特別是采用推理,熱質量和科里奧利計量技術的流量計。供應商可以指出越來越多的成功安裝,證明了它們的價值。它將向流程或儀器工程師和工廠經理支付費用,以便及時了解可用的技術并利用該技術。
       
          推理與直接質量流量計量
          科里奧利儀表固有地直接測量質量流量(見側欄)。它們還可以提供體積流量,流體密度和溫度的讀數。熱質量流量計也可直接讀取質量流量單位。
          在這種儀表可用之前,質量流量測量的唯一實際答案是使用體積計并使用密度計校正其測量流體密度的讀數。
       
          在許多方面,對于所有類型的儀表測量體積和密度,儀器解決了基本方程:
       
          質量流量,in.-lbs / hr =以加侖/小時為單位的體積流量×以lbs /加侖為單位的密度。
       
          當然,質量可以是其他單位,例如克或千克(kg),以及時間,分鐘或秒。
       
          熱質量流量計提供質量流量的直接測量,特別適用于確定低流量的氣體。它們將熱量注入流動流中并通過溫度傳感器測量其耗散。
       
          這種推理方法至今仍然適用,必須與超過科里奧利儀表容量的液體質量流量一起使用。上海自動化儀表股份有限公司給出了一個具有密度補償的大尺寸體積流量計的實際例子,其中示意圖顯示了在一個單元中配備伽馬輻射密度計的磁流量計。當然,電磁流量計的直徑可達100英寸或更大。
       
          多變量發射機的作用
          多變量發射器,圖1,代表了一種相對較新的技術,可以使用推理技術輕松地測量質量流量。在這里,單個變送器不僅可以測量壓差(體積流量),還可以測量過程壓力和溫度。由于后兩個變量控制流體密度,它們只是計算質量流量所需的變量。
       
          利用這一事實,這些發射器還包含基于工業標準公式確定質量流量所必需的計算邏輯。這些變送器的流量計算能力可包括對諸如流量系數,熱膨脹,雷諾數和壓縮系數等復雜變量的補償。
       
          體積流量可以基于來自諸如孔口,平均皮托管,文丘里管,噴嘴或楔形計等常見流動元件的差壓測量。
       
          多變量變送器的典型工業質量流量應用包括平衡空氣和燃料流量的燃燒控制,用于效率和負載管理的鍋爐蒸汽流量,以及天然氣進料的質量流量與蒸汽流量平衡以控制蒸汽/碳比率的氨廠在初級改革者。
          
          熱質量流量計
          遠程版本的轉換器A可能距主流量元件最遠1,000英尺?;蛘?,轉換器可以與初級一體安裝,如在B中一樣。
      對于某些應用,液體尤其是氣體,熱質量流量計可能是唯一可行的解決方案。Yoder [5]給出了熱流量計近期發展的一些亮點。源于熱線風速計技術,兩家公司在20世紀70年代推出了工業應用模型。第三家公司使用流量開關系統。
       
          熱流量計的名稱來源于它們使用熱量來實現質量流量測量。它們將熱量加入流動流中,并使用溫度傳感器來測量熱量消散的速度。測量耗散的方法有多種,與質量流量的直接測量有關。
       
          熱量表的優點在于它們在測量氣體時具有快速響應時間并且在低流量測量方面表現優異。它們以插入大型管道或煙囪的形式出現,可以連續監測發電廠的二氧化硫或氧化亞氮的排放。
      熱質量流量計通常在測量液體的質量流量時具有緩慢的響應。它們也不像科里奧利儀表那么準確,典型精度在1%到3%之間。
       
          用科里奧利儀表測量直接質量流量
          近年來,科里奧利質量流量計已成為許多加工廠的首選儀器,建立了大量的參考設備??评飱W利儀表非常適合工業環境,并且可以與完整的過程測量和控制系統配合使用。今天,這些儀表的全球市場可能超過4.8億美元,由十幾家供應商共享Liptak [1]已經列出了各種行業的特定工藝液體和氣體用科里奧利儀表測量 - 有些像糖蜜一樣粘稠,其他像硝酸具有很強的腐蝕性,不尋常的例子包括壓縮氣體,如氮氣和氦氣。
       
          一個有趣的發展是用戶可以對整個工廠的幾乎所有應用進行標準化。由于改進的問責制(準確性),將工藝流程測量集成到一個單元(更少的硬件),并且在流體進入流量計(管道運行)之前不需要校正流動剖面,因此更高的單位成本被認為是合理的。
       
          科里奧利儀表的基礎知識
       
          科里奧利質量流量計的兩個基本系統配置 - (A)遠程轉換器和(B)積分轉換器 - 直接安裝在主殼體上。遠程轉換器通過屏蔽電纜連接到主電纜,屏蔽電纜最長可達1000英尺。轉換器接收由初級傳感系統產生的小電測量信號,并將其電子地轉換為可用輸出(電流,脈沖頻率或數字)。這些輸出可以顯示在轉換器顯示屏上,并傳輸到集中控制室中安裝在面板上的記錄和控制儀表或過程控制計算機。
       
          主要安裝在流線中并容納必要的傳感系統組件。該系統采用科里奧利技術來獲得電信號,該電信號是質量流量的直接量度。它還提供流體密度和溫度的測量。
       
          該傳感系統的主要特征是專有的流量管組件。不同的制造商對通過初級的流動路徑使用截然不同的管幾何形狀。一些使用單管,而另一些使用平行的一對流管。圖顯示了帶有雙管的彎管裝置。Liptak展示了17種管“幾何形狀”,有助于確定流量計的性能。
       
          傳感系統的其他主要部件是(1)精確測量科里奧利效應的探測器作為質量流量的量度,以及(2)驅動器線圈使流量管振動。(見側欄)。
       
          管孔的尺寸設計成可提供約1/2英寸至6英寸的儀表尺寸。管子沒有阻塞流體通過它的流動。
       
          科里奧利儀表的優點
       
          科里奧利質量流量計如何工作
       
          1835年,法國工程師Custave G. Coriolis發現了作為所有科里奧利流量計運行基礎的原理。他表明,當一個物體縱向移動時(流體在管道中流動)并且它也經受旋轉運動(例如,管道在旋轉),這些組合運動產生了獨特的慣性力。這種力,現在稱為科里奧利力,可以直接與通過管道的質量流量相關。
       
          地球的旋轉是作為科里奧利力的一個例子,它引起從北極向赤道拋出的假想物體的輕微側向漂移。請注意,兩個運動同時起作用:物體的縱向飛行和行星的旋轉運動。
       
          直到1972年,科里奧利首次應用于商業流量計,提供質量流量的測量。該科里奧利質量流量計采用巧妙的設計理念,在通過振動流量管的被測流體流上人工引入科里奧利力。管振動模擬管的旋轉運動。
       
          與質量流量直接相關的是,科里奧利力引起振動頻率的變化并導致管的扭曲。今天不同的供應商模型使用設計上的改進來精確地監控這些連續變化的影響并產生電測量信號。單獨的電子轉換器放大該信號并提供質量流量值。
       
          1.可以測量質量流量,體積流量,流體密度和流體溫度 - 所有這些都來自一臺儀器 - 并且幾乎不受流體特性變化的影響。
       
          2.測量通常與其他類型的流量計(例如非導電流體)不兼容的各種流體。操作與雷諾數無關,因此儀表可以測量極其粘稠的流體。壓縮氣體和低溫液體也可以通過一些設計來測量。
       
          3.提供出色的精度,大約為+/- 0.1%至+/- 3%的速率,可通過某些設計進行選擇。而且,在其整個流動范圍內極其線性,具有大約20比1或更大的可用范圍。已成功用于流量比給定的滿量程流量低100倍。
       
          4.操作與流動特性無關,例如湍流和流動剖面,因此不需要最小的上游或下游直管道或流動調節。也可以配置為測量任一方向的流量。
       
          5.它們的流量管沒有內部障礙物,可能被流動物流中的漿液或固體損壞或堵塞。它們沒有過程濕潤的運動部件會磨損并需要更換。
       
          6.可用于衛生應用設計提供可承受腐蝕性流體的材料。此外,某些制造商提供二級安全殼外殼作為標準主傳感器的一部分。
       
          操作限制:
          1.科里奧利流量計的尺寸通常不超過6英寸,但可實現高達25,000 lb / min(11,249 kg / min)的流量。要將此技術用于更大的流量,需要并行安裝兩個或更多米。增加的費用必須通過其他方式無法獲得的性能來證明。
          2.科里奧利儀表的成本可能被認為很高。但是,在考慮與性能差距相關的未來維護和產品成本時,體積計,密度計和其他相關設備的成本可能幾乎一樣高或更高。
          3.使用科里奧利儀表測量低壓氣體的質量流量可能很困難。為了產生足夠的質量流量以提供足夠的科里奧利力,氣體速度必須非常高。這反過來會導致儀表上的壓降非常高。
          4.被測流體的溫度通常限制在400華氏度(204攝氏度)。斯皮策[3]描述了一種高溫模型據說可以使用高達425 C 
          5.科里奧利質量計可能對管道振動很敏感。
          6.有些設計體積龐大,在改造現有設備時占用了寶貴的空間資源(早期設計更為正確,新一代設計已被淘汰)。
          7.不應用于測量固體和氣體,液體和氣體以及蒸汽的混合物。
       
          安裝要點
          1.必須安裝科里奧利儀表,以便測量管保持充滿; 如果安裝在管道可能僅部分填充的位置,則儀表無法進行有效測量。
       
          2.為確保正常運行,儀表必須在安裝后歸零,并完全充滿過程流體。
       
          3.被測液體中不應夾帶氣泡; 它們會影響儀表性能。通過安裝增加背壓可以溶解氣泡。一些設計聲稱通過在其處理器內使用智能過程數據過濾來處理氣體或空氣塞。
       
          4.儀表應安裝在泵的高壓側,并盡可能靠近泵。
       
          5.優選地,儀表應安裝在過程的最低點。這個位置確保了最高的背壓。
       
          6.安裝在流量計下游的閥門,彎管或泵不會影響其運行。
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