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超声波流量计在硫磺回收装置中如何使用

2020-03-02    来源:红旗仪表(江苏)有限公司

超声波流量计在硫磺回收装置中如何使用

 2 硫磺回收装置酸性气和燃料气流量测量的特点
    硫磺回收装置一般位于炼油厂装置的下游,从上游装置排放出的酸性气经汇集管线后形成较大的管路,zui后进入此装置。由于设计规模的原因,工艺管线的尺寸范围一般为500~800mm。这就要求从经济角度出发选择一种投资较低的插入式仪表。
    同时由于炼油厂原料的组成不同,一般要求装置有设计弹性。这就要求选择一种有较大量程比的仪表。
    另外酸性气和燃料气都是从工厂系统管网进来的,由于上游装置的波动,这两者的组分会有较大的变化。酸性气来自上游的溶剂再生装置,其相对分子质量组成受原油中硫含量的高低和各个上游装置的类型负荷决定。燃料气来自管网,其相对分子质量组成受各生产装置的影响。这就要求选择一种能适应气体组分变化而不受影响的仪表。且考虑到酸性气的剧毒性,要求选择一种可以现场密闭测量,在线校正数据的仪表。
    综上所述,选择一种可在线维护、压损较低、适应组分变化大、流速变化剧烈的插入式流量仪表成为一个新课题。以往国内很多炼油厂采用传统流量测量技术如差压、涡街和插入式热质量流量计等方法试用于酸性气和燃料气的测量。但实际应用中却远不能满足测量控制需求,主要是受限于低速、无法追踪不稳定或脉动流、量程比有限、无法承受污染如液体附着、侵蚀等以及无法适用气体组分的变化。很多仪表被闲置或频繁维护,这实际上造成了很大的投资贬值与浪费。
    硫磺回收装置的工艺对象与炼油厂火炬气流量测量比较相似,因此选择火炬气超声波流量计作为解决以上问题的方法[1]。
    3 超声波流量计的测量原理
    时差法超声波流量计工作原理如图1所示[2-3]。它是利用一对超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波,通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速,再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。
    图1中有2个超声波换能器:顺流换能器和逆流换能器,两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离,管线的内直径为D,超声波行走的路径长度为L,超声波顺流传播距离L的时间为td,逆流为tu,超声波的传播方向与流体的流动方向夹角为θ。td和tu可用式(1)表示:
    式中c———超声波在非流动介质中的声速;v———流体介质的流动速度。
    tu和td之间的差如式(2)所示:
    式中X———两个换能器在管线方向上的间距。
由此可见,当c和X为固定的常数时,流体的流速与超声波顺流和逆流传播的时间差成正比。流量qV就可以同式(3)表示:

    以上测量所得的是流体的体积流量,在引入流体的温度,压力,相对分子质量等测量值进行补偿运算后就可以得到比较高精度的流体质量流量。
    运用超声波时差法原理,在测量得到顺流、逆流声波传播时间平均值的情况下可以进一步根据平均传播时间=声程/声速的原理,计算得出声波在介质中传播速度,即声速。由于固定介质在已知温度和已知压力情况下声速是保持不变的物理量,因此声速的测量可以推算出流体内介质的组成成分及分子量数据。
    4 火炬气超声波流量计的性能
    GESensing公司的GF868火炬气流量采用超声波时差法的原理对火炬气类介质流量进行测量。它秉承了超声波流量测量的优势,具有高精度、快速响应、高可靠性、宽量程比等特点;利用相互时差技术,结合数字信号处理,具有相对分子质量测量功能。还可以对气体的实际声速进行二次测量,在测得气体声速后,再通过流量计电子设备中内设的一项获得的算法计算后,就可以通过声速、压力和温度测量出气体的平均相对分子质量。相较于传统思路利用色谱分析仪进行气体组分分析而得出气体平均相对分子质量的方法,尽管GF868火炬气超声波流量计在平均相对分子质量分析上无法达到色谱分析仪的精度,但在酸性气和燃料气测量控制领域上做定性判断已经足够。这样只用1台超声波流量计就可结合流量测量和相对分子质量测量的功能,粗略推算出气体组分的大概变化。
    GF868火炬气超声波流量计在选用BWT技术的探头并加缓冲棒系统后,可以使用于-190450℃的气体环境,具有抗高速流体产生冲击的能力,zui高可以适用10MPa的工作压力,还有很高的抗腐蚀能力,适用于酸性气测量环境。
    正常运行情况下,火炬气超声波流量计可以测量0.10.5m/s的低流速流体,极端情况下满足zui低流速0.03m/s的测量。当出现扰动时,火炬气超声波流量计可测量高达80m/s的高流速流体,并且满足双向流体的要求。GF868火炬气超声波流量计采用插入式探头,可以满足工艺管线直径从76mm3m的变化,具有较宽的工作范围,其量程比高达2750∶11GF868就可满足所能遇到的绝大多数工况的流量测量。
    该流量计可以配置1对或2对测量探头。单对声道测量时,当流速在±0.3±85m/s之间,流量测量精度满足读数的±2%5%。双对声道测量时,当流速在±0.3±85m/s之间,流量测量精度满足读数的±1.4%3.5%。测量相对分子质量时,测量精度满足±1.8%
    综上所述,GF868火炬气超声波流量计满足测量变组分大量程比腐蚀性有毒气体流量的要求,是硫磺回收装置中酸性气和燃料气流量测量的zui佳选择。
    5 火炬气超声波流量计的安装设计
    GF868火炬气超声波流量测量系统包括一对传感器(每个通道一对),前置放大器和1台现场变送器。
    GF868火炬气超声波流量计的传感器分为T1型(钛传感器外壳与不锈钢管紧固联接而成)和T2(钛传感器外壳与钛管焊接而成)两类。其材料可以选择钛、HasloyMonel316不锈钢。传感器可以安装在预先加工好的带机械插拔装置接口的测量管上。也可以通过热钻孔或冷钻孔的方式直接在线将机械插拔装置安装在工艺管道上,与工艺管道的连接为法兰。前者相对费用高但安装精度好,一般用于小口径管道的应用。安装于管线上的超声波传感器向气体顺流和逆流发射超声波信号。每一个传感器都能发射和接收超声波信号。
 

简单介绍:
电池供电超声波水表是计算热量的仪表。 热量表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上,流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同,ZUI终的测量结果也不同),流量计发出与流量成正比的脉冲信号,一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号,而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号,利用计算公式算出热交换系统获得的热量,与建筑业过去已普遍使用的户用计量表——水表、电表、煤气表相比,有更复杂的设计和更高的技术含量。超声波热量表是一种包含机械、电子和信息技术的高科技产品,目前在许多领域获得了成功的应用。
详情介绍:


HQTDS-100Y超声波冷、热量水表介绍:
HQTDS-100Y超声波冷、热量水表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上,流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同,ZUI终的测量结果也不同),流量计发出与流量成正比的脉冲信号,一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号,而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号,利用计算公式算出热交换系统获得的热量,与建筑业过去已普遍使用的户用计量表——水表、电表、煤气表相比,有更复杂的设计和更高的技术含量。超声波热量表是一种包含机械、电子和信息技术的高科技产品,目前在许多领域获得了成功的应用。
HQTDS-100Y超声波冷、热量水表技术特点:
1、砖利技术的换能器和先进的电子测量技术,保证了流量测量的准确性和稳定性。
2、测量机构无机械运动,计量精度不受使用周期影响,后期维护费用低。
3、直通式表体结构、不锈钢表体。表体内壁不会生锈,从而保证流场形态永恒稳定、压力损失小。
4、提供红外、RS485、M-BUS多种通讯方式,可实现数据远传和集中控制。
5、自动错误诊断,有错误信息提示功能。
6、安装简便,可进水、回水安装。
7、可制作高温型(可达130℃)热量表。


技术参数表(DN50-DN100):

型号                          公称口径       
(mm)
ZUI大流量        
qs(m3/h)
常用流量       
qs(m3/h)
ZUI小流量       
qs(m3/h)
HQTDS-100Y 50 30 15 0.3
65 50 25 0.5
80 80 40 0.8
100 120 60 1.2
准确度等级 2级/3级
压力损失 <25kPa/qp
公称压力 1.6MPa
温度传感器 PT1000铂电阻 直插
温度计算范围 4-95℃
温差范围 3-60℃
温差分辨率 0.01
环境等级 A类
热耗计算 从0.25k开始
防护等级 IP67(计算器部分)
电源 3.6V锂电池(>=3年)
HQTDS-100Y超声波冷、热量水表数据


公称直径
(mm)
量程比R 流         量 (m³/h)
始动流量 ZUI小流量Q1 分界流量Q2 常用流量Q3 过载流量Q4
DN10 200 0.002 0.0120 0.020 2.000 3.125
DN15 200 0.003 0.0125 0.020 2.500 3.125
DN20 200 0.0035 0.016 0.026 3.200 4.000
DN25 200 0.007 0.020 0.032 4.000 5.000
DN32 200 0.010 0.032 0.050 6.300 7.875
DN40 200 0.015 0.100 0.160 20.000 25.000
DN50 100 0.030 0.400 0.640 40.000 50.000
DN65 100 0.059 0.630 1.008 63.000 78.750
DN80 100 0.064 1.000 1.600 100.000 125.000
DN100 100 0.094 1.600 2.560 160.000 200.000
DN125 100 0.120 2.000 3.200 200.000 250.000
DN150 100 0.270 2.500 4.000 250.000 312.500
DN200 100 0.315 4.000 6.400 400.000 500.000
DN250 100 0.508 4.000 6.400 400.000 500.000
DN300 100 0.770 6.300 10.080 630.000 787.500


HQTDS-100Y超声波冷、热量水表安装示意图


HQTDS-100Y超声波冷、热量水表现场实物图


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