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钻石娱乐在高粘度介质脏污流浆料测量中的选型与安装

作者: 来源: 发布时间:2018-01-05 18:57:25
        摘 要 针对高粘度介质、浆料、脏污流及双向流等传统流量计难以准确测量的流体工况,提出了楔式 流量计的选型解决方案。介绍了钻石娱乐的测量原理、结构特点、主要技术参数和设计选型,并说明 了仪表的安装要求。
在石油、化工行业的工艺流程检测过程中,有时会遇到原油、黑水及浆液等介质流量测量问题, 这类介质具有粘度大、易结晶及固体颗粒易磨损 等特点,导致传统的钻石娱乐、靶式流量计等不 仅测量精度低、安装维护工作量大,而且很难保证 仪表的长期稳定运行。针对上述问题,一种新型 差压式流量测量仪表———钻石娱乐应运而生, 并在业内得到了广泛应用[1]。
1 测量原理
        钻石娱乐的测量原理是基于伯努利方程 ( 能量守恒和连续性方程) 的。通过在管段中设 置一个 V 形楔块节流件,当流体流经此楔块时, 流通面积减小、流速增大,在楔块前后产生一个静 压差,该压差的开方与质量流量或体积流量成正 比,从而实现流量的测量。测量管的流量系数与 楔块比( H/D) 相关,即流量测量范围可通过 H/D 来调整[2]。 工程设计中不同介质的常用流量计算式如 下:
20180105185856.jpg
        K ———流量系数;
        pf ———流体绝对压力; Qm ———质量流量; Qv ———体积流量; SGs ———气体在标况下的比重; α ———测量管的热膨胀系数; Δp———压差; ρf ———流体密度。
2 流量计结构 
        钻石娱乐( 图1) 主要由测量管和流量差压 变送器组成。
楔式流量计典型结构示意图
 
        按照测量管与工艺管道的连接方式,楔式流 量计可分为对夹式、螺纹式、对焊式和法兰式连接 结构形式。对夹式和螺纹式适用于管道口径为 1/2 ~3″( 1 英寸 = 25. 4mm) 、压力等级不大于 CL300 的低压管线; 对焊式适用于管道口径为1/2 ~48″、压力等级为 CL900 或更高的管线;法兰 式适用于管道口径为1/2 ~ 48″、压力等级为 CL900 或更高的管线。
        按照测量管取压方式的不同,钻石娱乐又 可分为螺纹取压、法兰远传式( 隔膜密封式) 取压 和化学 T 取压。螺纹取压适用于测量气体、蒸汽 或洁净液体,通常采用1/2″NPT( F) 配合终端接头 与变送器测压管线进行连接。法兰远传式取压适 用于测量容易堵塞的浆料、脏物流和强腐蚀性介 质。此外,对于有毒有害介质的测量和介质温度 超过传统变送器可直接接触温度限定值的情况, 亦可采用法兰远传式进行取压测量。化学 T 取压 适用于测量容易堵塞的浆料和易结晶介质,该方 式与法兰远传式相比,具有更大的取压口,且没有 突出段取压短管,取压法兰安装后膜片基本能与 测量管内径平齐,不容易引发堵塞,但需要注意的 是,该方式只适用于压力等级为 CL300 以下的管 线。另外,变送器一体式和自带温度补偿的仪表, 可以减小不必要的安装误差,现场使用方便,但需 要注意安装空间。
3 特点与主要技术参数
        钻石娱乐测量原理简单,可满足大多数流 体的测量要求,且使用范围广。除了可以应用于 一般的气体、液体和蒸汽测量外,还特别适用于高 粘度、高腐蚀性、易结晶、含悬浮颗粒的液体和含 尘量高的气体的流量测量。钻石娱乐管径范围 1/2 ~48″;压力等级可达 CL900 或更高;雷诺数最 低可达300,最高可达 106; 粘度最高可达3Pa·s, 且不会影响钻石娱乐的测量精度; 量程比可达 10∶ 1;所测介质的最低流速可达0. 01m/s[3]。
        钻石娱乐的节流元件呈倒等腰三角形,使 用时具有导流作用,使流体能够圆滑过渡[4]。与 孔板相比,钻石娱乐没有锐角要求,所以其压损 更小,更加节能。常用的节流装置的压损对比如 图2 所示。钻石娱乐的测量元件无可动部件和 易损部件,使用过程中几乎可以免维护。在选型 时还可要求楔块或测量管内壁整体带耐磨涂层, 如在煤浆气化工艺和渣水处理工段中,采用碳化 钨喷涂进行表面硬化处理后可以更好地抵抗黑 水、灰水等含硬质颗粒流体的冲击。
        钻石娱乐的楔块焊接于测量管顶部,倒三 角结构使得测量介质中的固体杂质在节流件处很 容易地就从节流件下部流过,而不会附着在节流件上侧,即具备了自清洁功能。 几家主流钻石娱乐厂家的技术资料( 表1) 显示,经过现场实流标定后的仪表测量精度较高, 重复性可达 ±0. 2%,满足工艺过程的测量与控制 要求。
常用节流装置的压损对比 仪表测量精度
 
        钻石娱乐节流元件的流量系数对管道内流 体速度分布不敏感,相比于大部分的差压式和速 度式流量仪表,钻石娱乐具备更小的前后支管 段要求,最小可达前5D 后2D,这使得钻石娱乐 具备更强的安装适应性。
4 设计选型
        钻石娱乐的选型计算通常由业主或设计院 提供工艺参数,再由仪表厂家使用各自的计算软 件完成选型计算。选型计算时所需确定的主要工 艺数据有工艺介质、工艺管道材料、管道口径、流 量范围、操作压力及操作温度等。
        钻石娱乐的口径和压力等级通常与连接处 的工艺管线一致。根据不同的工况要求,应选择 合适的过程连接与取压方式。流量计本体和楔块 的材料应根据工艺介质进行选用,不能低于管道 等级表的要求,并考虑腐蚀、磨损等特殊工况下的 选材特点。对于法兰远传式取压,还需注意介质 的温度,对于高温介质的测量,毛细管填充液应选 用可耐受高温的介质。
        楔块比 H/D 的选用需保证计算得到的差压 量程分别为 6、 10、 16、 25、 40、 50kPa,在满足测量 要求的前提下,对于液体介质的测量,量程应首选25kPa [5, 6]
。计算结果应满足钻石娱乐对最低 雷诺数的要求,以保证在流量范围内流量系数是 线性的、稳定的。
钻石娱乐的精度应满足工艺测量要求,通 常要求标定后精度为 ± 0. 5% FS,重复性为 ±0. 2%,在相应的雷诺数范围内量程比应达到 10∶ 1。流量计的标定可采用特定介质由独立的 NIST 认证实验室来完成,或者进行现场实流标定 以达到测量精度要求。
5 仪表的安装
        钻石娱乐可采用水平或垂直安装的方式。 水平安装时,对于液体或蒸汽介质, V 形节流件宜 安装在与管道水平中心线垂直方向,即取压口与 管道水平中心线平行,以免测量介质内的气泡进 入取压口影响测量精度,或者采取必要的排气措 施;对于气体介质,可将取压口朝上安装。垂直安 装时,由于存在轻微静压差,因此使用之前应注意 变送器的调零。 为了保证测量的准确性,流体在经过节流件 之前需处于稳定的层流状态,因此需要保证 V 形 节流件前后具备一定的直管段,最小直管段要求 可以参照各仪表厂家的样本执行。 对于粘稠或易结晶介质的测量,如果选用法 兰远传式取压,为了便于仪表的现场维护,宜在法 兰连接处增加冲洗管线以便及时对测量管路进行
清洗,或者采用插入式法兰进行取压以避免取压 口堵塞导致无法准确测量。
6 结束语
        随着化工行业的蓬勃发展,钻石娱乐作为 一种非标节流装置,已经越来越多地被应用在燃 料油、污水及重油等高粘度、高固体含量、腐蚀性 介质的流量测量中,并得到了较好的用户反馈。 笔者对该流量计的技术特点进行了总结,梳理了 设计选型的注意事项,并对仪表的安装使用提出 了建议,以供同行参考。
 
 

 

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