蒸汽质量超声流量计的应用.pdf

第48卷第2期
石油化工自动化
Vol 48, No
2012年4月
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
April, 2012
蒸汽质量超声流量计的应用
付荣申
(中国五环工程有限公司,武汉430223)
摘要:针对Shel媒气化汽包大小室间流量测量的重要性及工况的特殊性(高温,高压,双向流量),提出采用三声道蒸汽质量
超声波流量计作为测量仪表,详细介绍了蒸汽质量超声流量计的测量原理、特点、安装技术要求和应用注意事项,并和其他流量
计的技术参数进行了对比,证明其具有双向流量测量、无压力降、维护少、范围度宽、适用温度高等特点。给出了其在项目中的
成功应用案例
关键词:蒸汽质量超声波流量计双向流量测量煤气化汽包互相关时差法
中图分类号:TH814+.7
文献标志码;B
文章编号:1007~7324(2012)02~-0066-03
Application of Steam Mass Ultrasonic Flow-meter
Fu Rongshen
(Wuhuan Engineering Co. Itd, Wuhan, 430223, China)
Abstract: The steam flow between big and small chamber of Shell's coal gasification drum is a
key parameter for controlling the temperature in the gasification oven, it is of great importance
to select one suitable flow meter for the whole coal gasification process. The measurement
principle, characteristic, technological requirements of installation and application notes of
three-channel steam mass ultrasonic flow-meter are introduced according to the application case
on Shell coal gasification drum. Its technical parameters are compared with those of other flow
meters, which proves that it has the characteristics of bidirectional flow measurement
elimination of pressure drop, low maintenance, wide range and high suitable temperature, etc.
Key wors steam mass ultrasonic flow-meter bidirectional flow measurement; coal gasification
Shell y煤气化作为一种洁净、高效的煤气化技
此处工艺介质为高温、高压饱和蒸汽,工艺
术被广泛应用。该技术中的关键设备一一汽包参数:操作温度272.2℃,操作表压为5.6MPa,
(V-1304)分为大室和小室,两室之间上部隔断,最大流量10.3th,正常流量3.6t/h,最小流量
下部连通,如图1所示。两室顶端连通并需设置720kg/h,密度29.1kg/m2,管径DN100mm。工
台流量计,该流量计即起到平衡阀的作用,又艺过程决定了所选用的流量计应具有双向流量测
可以准确地测量两室之间蒸汽的体积流量,该流量功能,变送器要有三输出功能。由于该流量计的
量是控制汽化炉内温度的重要参数。因此,选择安装高度较高,也应考虑其维护的方便性
款恰当的流量计,对于整个煤气化过程至关
综上所述,选择一种低维护、压损低、精度高
重要。
范度宽、双向流量测量的蒸汽流量计成为关键,
因而选择三声道蒸汽质量超声波流量计作为此处
的测量仪表1
稿件收到日期:2011-10-09,修改稿收到日期:2011-12-23
小室
大室
作者简介:付荣申(1982-),2007年毕业于郑州大学电气工程学
院检测技术及自动化装置专业,学硕土学位,现就职于中国五环
工程有限公司电控室,主要从事煤气化自控装置及仪表设计工作
图1汽包大小室结构示意
任工程师
第2期
付荣申.蒸汽质量超声流量计的应用
1测量原理
因此,式(2)可简化为
GE的GS868蒸汽质量超声波流量计采用
BWT( The Bundle Waveguide Technology)技术的
ATA 2ux
探头,并使用受专利保护的互相关时差技术同时可以推导出
( Correlation Transit- Time TM),可提供精确、无
c2△TF
漂移的超声流量测量,对蒸汽流动无阻碍
互相关时差法超声波流量计工作原理如
由此可见,当c和X为固定的常数时,与△T
图2所示。2台小型传感器被安装于管线或管道成正比。q就可以用式(3)表示
上,一台位于另一台的上游,传感器发射和接收穿
过蒸汽的超声信号。流量讣测量顺流和逆流的超
dt
4 /2F4TD
声波传播时间差,并做数字信号处理和互相关测
以上测得的是体积流量,在引入流体的温
定,计算流体的流速和体积流量,还可以利用输入度、压力、相对分子质量等测量值进行补偿运算
的温度和压力值,以及内置的蒸汽对照表,计算蒸
后就可以得到精度比较高的质量流量。
汽质量流量
2性能特点
超声波换能器
2.1无压力降与低维护
蒸汽体积流量测量通常都产生永久性的压力
流体方向
降,并且测量范围有限。GS868蒸汽质量超声波
流量计不和流体接触,不会引起任何压力降,它和
超声波信号
孔板流量计、涡街流量计的永久压损的对比见表1
所列。该流量计没有会造成积聚和污染的部件,也
图2互相关时差法测量技术
无被磨损的可动部件,因而无需润滑,也无需或极
图2中,顺流换能器和逆流换能器分別安装在少需要维护?。
流体管线的两侧并相距一定距离,管线的内径为
表1不同流量计的永久压损
D,超声波传播的路径长度为L,超声波顺流传播
距离L的时间为T,逆流传播距离L的时间为
流量仪表永久压损/kP
介质参数
T,超声波的传播方向与流体的流动方向夹角为
100mm涡街
2.03
饱和蒸汽流速
a。Ta和T可用式(1)表
100mm孔板
3.45
30.48m/s,管径100mm
超声波
0.00
压力0.27MPa
300mm涡街
45.54
ucos a
饱和蒸汽流速
300mm孔板
77.8630.48m/s,管径300nm
超声波
0.00
温度148C
c-ucoso
式中:C一超声波在非流动介质中的声速;
2.2范围度宽
流体介质的流动速度