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多孔孔板流量计在测量双向流流量中的应用

时间:2017-09-08 13:38 来源:http://www.shslgs.com 点击数:

阐述多孔孔板流量计的工作原理和仪表特点,结合具体项目介绍了在双向流工况下多孔孔板 流量计的选型和安装。

流量计量对石油化工企业起着至关重要的作 一个生产装置的运行效率和经济收益与计量 仪表的准确性有直接关系,根据不同应用场合选 择合适的流量仪表才能达到最好的效果。流量仪 表种类很多,在使用方面各有优劣,并不是流量计 精度越高越好,而是需要依据不同工艺要求和计 量要求进行合理选型。

在化工装置区有许多装置自产蒸汽这些蒸 汽除满足自用外,还要送往系统管网,但是在装置 开车或检修时,又需要外部管网送入蒸汽作为能 ,这就带来了同一条管道需要传输不同方向介 质的问题。如果假定介质流出方向为正向流,那 么介质流入方向就是反向流。对于这种双向流的 工况,开车或检修带来的反向流发生频率很低,如 果设置两套流量检测系统,不仅造成设备极大闲 置,还给安装和维护带来不便。如果选择能够分 别测得正向流量和反向流量的计量仪表,就可以 节约成本。常用于测量双向流的流量计包括多孔 孔板流量计、电磁流量计、质量流量计和超声波流量计,它们有自身最佳的使用场合02。笔者在介 绍多孔孔板流量计的工作原理和仪表特点的基础 上,结合具体项目介绍它在双向流工况下的选型 和安装。

1.多孔孔板流量计的工作原理与特点

以孔板为代表的标准节流装置,是目前工业 应用最广泛的流量仪表,其特点是结构简单、应用 技术成熟、产品标准化。GB/T 2624.2-2006佣安 装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流 量》第2部分孔板)的5. 1. 9‘‘双向孔板”指 出:不切斜角,孔板端面、厚度和边缘符合相应规 定,可用于测量反向流。多孔孔板就是一种双向 孔板,可以用来测量双向流。当对精度和量程没 有过高要求时多孔孔板配差压变送器是测量双 向流蒸汽的最佳选择。

多孔孔板也是一种差压式流量仪表其工作 原理同标准孔板一样不同之处在于它将多孔整 流器和标准孔板集合在一起实现了整流和节流 的一体化,基本结构如图1所示。

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当流体通过多孔孔板时,将被平衡整流,涡街 被最小化,形成近似理想流体,通过取压装置 以得到节流元件前后的压差值,根据伯努利方程 计算出质量流量和体积流量:

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多孔孔板除了测量原理同标准孔板一致外 还具有自身特点,这也是它与标准孔板相比的优 ^ ,具体特点如下:

a.测量精度高。由于多孔孔板在结构上是 对称的能够对流体进行整流降低了涡流、振动 和信号噪声,使得节流元件前后流场稳定性极大 提高;与标准孔板相比,多孔孔板的线性度提高了 5 ~10 倍。

b.安装直管段短。前后直管段要求长是标 准孔板使用受限的重要原因但多孔孔板前后流 场稳定,压力恢复快大幅降低了对直管段的要 求,一般情况下直管段要求为前2D2D,在大管 径或昂贵管材场合使用时可大幅节约成本。

C.量程比宽。标准孔板的量程比一般为 3:1,直径比p —般为0.20 ~0.75,当超过此范围 ,标准孔板的精度明显下降。但是多孔孔板的 量程比可以达到15:1,选择合适参数时甚至能达 30:1,的范围 0.25 ~0.90

d.永久压损低。多孔孔板流量计多孔对称 的平衡设计减少了涡流的形成和紊流摩擦,降低 了动能损失;在产生同样压差的情况下,永久压力 损失约为传统节流装置的1/3,节省了相当大的 运行成本。

2.多孔孔板流量计测双向流的选型实例

在一个年产120万吨精细化学品项目中,配 套建设了由4480t/h循环流化床锅炉和一台 20MW蒸汽发电机组成的热电装置。在全厂开车 和检修时,需要用到大量的中压饱和蒸汽和低低 压蒸汽,这些蒸汽是由热电装置送出的。在全厂 生产装置正常运行时,包括煤气化装置、净化装置 和油品加工合成装置会副产大量中压饱和蒸汽和 低低压蒸汽,这些蒸汽又送回到热电装置利用。 上述两种规格的蒸汽在两条管道中进行送出和返 回。为节约成本,在每条管道上设置一个流量仪 表来测量正向流量和反向流量。选取其中一个流 量计FE432202为例,先将工艺条件列出,再进行 具体的流量仪表选型,参数详见表1

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能够测量双向流的仪表有电磁流量计、质量 流量计、超声波流量计和多孔孔板流量计。由于 电磁流量计不能测量蒸汽介质,因而首先被排除; 质量流量计的口径过大,且其测量介质温度一般 不能超过180,因而也被排除;超声波蒸汽流量 计虽然能够满足测量要求,但价格较贵。最后,基 于具体的工艺参数,选用多孔孔板流量计测量双 向流蒸汽,选型参数详见表2

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在选好多孔孔板后,再设计两个差压变送器, 分别测量正向流量和反向流量时的压差值转换 4 ~20mA信号后送到DCS显示。另外,为了正 确测量蒸汽的质量流量,在多孔孔板附近设置了 一个铂热电阻和压力变送器,将温度值和压力值 送到DCS进行温压补偿,得到准确的质量流量。

3.多孔孔板流量计的安装

在进行多孔孔板流量计安装时,首先保证取 压孔位于管道上半部与管道垂直中心线成0 ~ 45°夹角2),以防止不凝气或脏污物进入导压 管。在安装导压管时,其水平段应有一定 的坡度_般情况下导压管的坡度不小于1:100,

若项目位于北方地区导压管使用时需要进行蒸 汽伴热。两个差压变送器在安装时必须保证正压 侧和负压侧的正确。简单来讲,顺着流体方向 压变送器的正压侧位于多孔孔板的上方,负压侧 位于多孔孔板的下方。

与标准孔板流量计相比,多孔孔板流量计的 安装更简便:首先,它在结构上是对称的安装时 不需要考虑流量计方向;其次,它需要的前后直管 段更少,只需保证前后直管段分别不小于2D 可。

4.结束语

在化工装置中选择合适的流量仪表进行双 向流量的测量可以节约成本,为企业带来巨大的 经济效益。而多孔孔板流量计就是一个不错的选 ,是一个非常合适并具有推广价值的节能仪表, 具有更广泛的发展空间。