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第9期
田宏梅等.混合气体流量测量优化方案
112J
混合气体流量测量优化方案
田宏梅孟庆海
(中国石油大连石化公可a,仪表车间;h计量中心,運宁大连16031)
摘要以炼化千气为例,对混合气体的物理状态进行分析,结合容积式流量计、涡轮流璗计及涡流
量计等的不同流篷特性,计算炼化干气的工况状态密度在偏嘉设计状态密度不同程度的情下各种流
计結果的偏差变化。
关總词流登计混合气体密度测量偏差
中图分类号TQ056.
文獻标识码B文章编号10003932(2012)09-1121-04
混合气体流量测量在炼化企业应用广泛,要
工况状态下的压力,Pa;
准确测量混合流体的流量,必须先了解其性质,选
pm一工况温度下湿气体中水蒸气最大
择合适的测量方法。通过对计算数椐的分析可
可能的压力,Pa;
知,由于混合气体的工况状态密度偏离设计状态
7一标准状态下绝对温度,293.15K;
密度所引起的测量误差具有相当强的抑制力,选
7ー-工况状态下绝对温度,K;
用差压流量计更适合混合气体流量的测量。针对
z一一气体压缩系数;
差压流量计种类多且性能差异较大的特点,对其
标准状态下气体的密度,kg/mni
在测量范围及永久压损等性能作更进一步的筛选
p1一工况状态下湿气体的密度,kg/m2;
后发现,内文丘里管流量计具有测量精度高、测量
工况温度、压力下的水蒸气最大可
范围宽及永久压力损失最小等特点,因此在节能
能密度,kg
降耗方面也必将具有相当可观的应用前景。
ψ一一气体相对湿度,%。
现以炼化干气为例,对混合气体的物理状态
对于混合气体,其工况状态下的密度服从气
进行分析,结合常用的容积式流量计、涡轮流量计
体的叠加规律,可由组分中的各单质气体按下式
及涡街流量计等的不同流量特性,计算炼化干气
的工况状态密度在偏离设计状态密度不同程度?算
X1p1+X2P2+…+X
时,各种流量计测量结果的偏差变化情况,并确定
采用内文丘里管流量计测量混合气体流量是最佳式中X1,X2,…,x。一一混合气体各组分的体积
方案
百分数,%;
1混合气体工况状态计算
p1,p2,…,P。一一混合气体各组分的工况
气体是一种可压缩流体,通常分为单一组分
状态下密度,k/m3
气体和混合气体炳类。气体总是以某一工况状态
p。一混合气体工况状态下的
形式存在的,这一工况状态是由气体的温度、压力
密度,k
及湿度等状态叁数具体描述的。工况状态密度是
气体流量测量中最为重要的一个过程参数。对于
混合气体的种类比较多,如焦炉煤气、天然
某单一组分气体而言,工况状态密度可以直接由
气、民用煤气及炼化干气等,笔者以炼化干气为例
气体的温度、压力及湿度等状态参数计算得出,具进行讨论。炼化干气主要有:氢气、二氧化碳、乙
体为
烷、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、丁烯、异丁
烯、反丁烯、顺丁烯、戊烷、昇成烷、氧气、氮气
式中p。一一标准大气压力,Pa;
收稿期:2012-0507(修改稿)
万方数据
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化工自动化及仪表
第39卷
氧化碳及甲烷等单组分气体混合而成,同时含有
O=p Kf
微量疏化氢等气体,湿度非背低,几近于零。
式中f一旋进漩涡的频率,H
2常用流量计工作原理
K,一旋进旋涡流量计的仪表系数,m
对于炼化干气的流量测量,目前较常用的有:2.5差压流量计
容积式流量计、涡轮流量计、涡街流量计、旋进漩
差压流量计的工作原理是:在管道中安装一
涡流量计和差压流量计。下面就简单介绍一下这个直径比管径小的节流元件,当流体流过节流元
5类流量计的工作原理和流量计算公式
件后,会产生局部收缩且流速加快的现象,根据能
2.1.容积式流量计
量守恒定律,动压和静压在一定条件下可以相互
容积式流量计采用对不断转动的标准计量室转换,流速加快的结果必然导致静压降低,因而在
容积积分的方法直接测量流体的体积流量,从而节流元件的上、下游产生静压差,通过测取静压差
间接得质量流量。其流量算式为
就可以求得流体的流量。其流量算式为:
Q=k1√a
Q=A, m
式中K,一流量常数,可由实验求得或查手
式中a-标准计量室的计量次数,次/h;
册,其值范围为0.6~1.2;
Q一一被测流体的质量流量,kg/h;
静压差,kPa
V一被测流体的体积流量,m'/h;
由上述各类流量计的工作原理和计算式可以
V一标准计量室的容积,m/次
看出,流量计都是基于被测介质的设计状态制造
p,一被测流体设计状态的密度,kg/m2。且基于被测介质的设计状态密度使用的。当混合
2.2涡轮流量计
气体的设计状态确定后(相关管线设备情况也确
涡轮流量计的工作原理是:当流体沿着管道认完毕),在实际工况没有大的状态变化,只有混
中心线流动并冲击涡轮,推动涡轮旋转,如果作用合气体的工况状态密度与设计状态密度相同时,
在涡轮上的推力矩与阻力矩平衡,则流体的流量流量计的测量结果才能满足自身的精度要求,否
与叶轮转速成近似线性关系。其流量算式为
则就会出现超差,选用的流量计种类不同,超差程
度也不相同。
3几种流量计测量偏差比较
Q=P, N
炼厂装置加工原料的成分处于动态变化中,
式中N一一-叶轮转速对应的输出脉冲,个
生产工艺也处于动态波动,生产出的炼化干气エ
一一转换系数,个
况状态与设计状态存在一定的偏离,但始终处于
2.3涡街流量计
可控范围,炼化干气的组成则处于不断变化中,其
涡街流量计在流体进路径前放置一个非线性工况状态密度经常偏离设计状态密度,用上述5
物体,使得流体在流经物体后形成卡曼涡列,卡曼种流量计对其进行流量测量,结果必然会发生超
祸列的频率与流体的流速成线性关系,通过测得差,这种现象在混合气体流量测量中是普遍存在
卡曼涡列的频率求得流体流量。其流量算式为
的。要消除这一超差,就必须采用必要的辅助措
V-k
施(如在线气体密度计*温度压力补尝等),将工
Q=P, Af
况状态密度连续修正到设计状态密度,这种方法
式中f一卡曼涡列的频率,Hz;
耗资较多且设备维护量也大,因此目前选用的流
K一一涡街流量计的仪表系数
量计普遍没有配备必要的辅助措施,这种情况下
2.4旋进旋涡流量计
只能靠优选流量计来最大限度地降低超差程度。
旋进漩涡流量计的工作原理是:流体流经流
现将上述5类流量计在工况状态密度偏离设
量计自身配备的漩涡发生器后,产生一股绕流动计状态密度p,的0%、ま2%、4%、主6%、
轴旋转的漩涡,测得漩涡绕流动轴旋转的频率就±8%、±10%时的涴量偏差结果δ计算出来列人
可以求得流体流量。其流量算式为
表1。由于我国统一采用法定质量单位来对物料
和能源进行统计结算,在此也统一采用质量流量
万方数拼