BURKERT寶德流量計測量熱解氣選型設計

    BURKERT寶德流量計測量熱解氣選型設計
    在眾多BURKERT寶德流量計中，渦街流量計的安裝、運行、維護費低于節流式、容積式等，購置費低于容積式、式等，是一種實用性和經濟性都較好的流量計，受到用戶廣泛。該流量計優點如下:
    (1)在一定雷諾數Ｒe范圍內(2×104～2×106)，輸出頻率信號不受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響，即儀表系數僅與旋渦發生體的形狀尺寸及管道的形狀尺寸有關，可以在一種典型介質中校驗而適用于各種介質。
    (2)度較高(與差壓式、浮子式流量計比較)。
    (3)壓損小(約為孔板流量計的25%～50%)，大幅度降低能耗。
    (4)結構簡單牢固，安裝維護方便。
    (5)使用范圍廣，可測量液體、氣體、蒸汽和部分混相流體。
    BURKERT寶德流量計的參數計算
    BURKERT寶德流量計工作狀態和標準狀態下的體積流量換算
    渦街流量計的輸出信號是與工作狀態的體積流量成正比例，氣體的體積流量受溫度、壓力影響較大，在流量計選型時，若提供的流量是標準狀態下的體積流量或流量，應把它換算成工作狀態下的體積流量。
    式中，qV、qn分別為工作狀態和標準狀態下的體積流量，m3/h;P、Pn分別為工作狀態和標準狀態下14的壓力，Pa;T、Tn分別為工作狀態和標準狀態下的熱力學溫度，K。
    2.2雷諾數、壓力損失和背壓的計算
    在渦街流量計選擇流量計通徑時，主要是對流量下限值進行核算雷諾數，小雷諾數不應低于下限雷諾數，即雷諾數Ｒe≥2×104。在測量介質為液態時，還應檢查小工作壓力是否高于工作溫度下的飽和蒸汽壓，即是否產生氣穴現象。
    (1)是一個表針流體慣性力與粘性力之比的無量綱量:
    式中，Q為體積流量，m3/h;D為流量計內徑，mm;v為運動粘度，m2/s。
    (2)壓力損失:選擇流量計時，通?？赡軙�對流量計的通徑進行適當縮小，以取得較大的流速和合適的流量量程。但是如果縮徑過于嚴重，可能會導致較大的壓力損失，能耗會增加，因此在選擇流量計的通徑時，也需要適當考慮壓力損失，盡可能減小壓力損失。壓力損失△P計算:
    式中，△P為壓力損失，kg/m2;ρ為流體密度，kg/m3;V為流速，m/s。
    (3)背壓:測量液體的流量時，要確認工藝管道的壓力對于較小的公稱通徑而言有足夠大的背壓，避免氣穴產生。流量計下游的管道壓力應滿足:
    式中，P為流量計下游3.5～7.5D的小管道壓力，kg/cm2(A);P0為液體的飽和蒸汽壓，kg/cm2。
    （4）根據工藝要求及現場安裝環境選擇耐壓、耐溫等、防護等、防爆等、輸出信號等。
    3測量熱解氣的渦街流量計的選型設計
    熱解氣的組分如表1所述，其工藝參數:操作密度0.63kg/m3，運動粘度2×10－5m2/s，操作溫度48.9℃，操作壓力7.5kPa，管道DN80，小流量50Nm3/h，正常流量100Nm3/h，大流量150Nm3/h，儀表測量范圍選擇0～180Nm3/h。
    因為本裝置為試驗裝置，在裝置運行的過程中，業主可能會根據需要適當調整參數，因此選關鍵設備的工程可行性、優化工藝參數的關鍵參數之一，因此使用精度高一些的流量計也是有必要的;熱解氣的組分隨著參數的調整也可能會發生變化，因此基于伯努利方程原理的，如孔板、噴嘴、阿牛巴、德爾塔巴、平衡式等都不能很好的測量，因為這類流量計受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響，且終的熱解氣產品或多或少都有焦油的存在，時間長了可能堵塞流量計。楔式流量計帶自清潔的功能，如果采用法蘭取壓，變送器采用隔膜密封式變送器，其受焦油的影響較小，楔式流量計的計算結果分別見圖1和圖2。
    當BURKERT寶德流量計已經大于操作壓力的一半，此種方案不可取，當H/D比為0.3時，其壓力損失為1.09kPa，可以接受，但小流量時的差壓只有0.11kPa，甚至正常流量時的差壓也只有0.45kPa，由于采用的是隔膜密封式變送器，此時的精度無法保證;另一類是基于線性連續方程原理的，如渦街流量計、流量計等，考慮到本裝置為一個實驗裝置，流量計價格昂貴，因此綜合考慮介質和裝置的特殊性、壓損、精度和費用等因素，本工程中選用渦街流量計測量熱解氣的流量。
    BURKERT寶德流量計口徑為DN80時，小流量無法測量;流量計口徑縮徑至DN50時，小流量可測(此時流體的雷諾數非常接近2×104)，但此時的測量精度稍微差些;流量計口徑縮徑至DN40時，小流量可測，且精度也能得到保證。用上述公式計算的壓損與軟件計算出來的也基本一致，差別來自計算時流速及流量計口徑均采用的是估算值。如果流量計縮徑至DN25時，流量計的壓損已經達到7.6kPa，壓損較大，無法滿足工藝要求。因此選擇DN40口徑的流量計能滿足要求。對于DN50口徑的方案，如果流量大于54Nm3/h時，流量計的精度為此款流量計的精度，為1.0%，當流量為50Nm3/h時，此時流量可測，只是精度稍差些，約為1.81%，但流量計的壓損會小很多，從節能降耗方面考慮，選擇DN50口徑的流量計也是可以的。綜上，選擇DN40和DN50口徑的渦街流量計都能滿足要求。
    操作溫度為48.9℃，沒有特殊性，選擇普通的渦街流量計即可;根據現場情況，流量計為露天安裝，防護等選擇IP65即可;根據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058－2014，本裝置中各介質所在組別屬于危險物料，見表2。因此儀表的防爆標志選擇ExiaⅡCT4Gb即能滿足要求。根據項目統一要求輸出信號選擇為4～20mA+HAＲT。