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火炬气流量测量难度高
点击次数:873 发布时间:2015-01-04

提问
  热式流量计测量火炬气流量存在什么问题?
解答
  火炬气流量测量是一个难度极高的测量任务,不仅用热式流量计测量有困难,而且喷嘴汉乙量计、阿牛巴流量计也因量程比太小和被测流体组分多变,测量误差太大而效果欠佳。
  热式流量计用来测量洁净的流体可以工作得很好,例如氮气、氧气、氢气、干燥又洁净白勺空气流量测量,但用于次炬气流量测量却遇到了困难。
  (1)火炬气的来源
  石油和石化企业一般都配有火炬系统,这对保证工艺装置安全生产、保护环境、节能降丰毛具有重要意义。
  火炬气的来源主要有:
  ①有关生产装置排出的尾气、废气;
  ②生产装置事故状态下紧急排放的瓦斯;
  ③暂时还不能利用的瓦斯。
  为了节约能源、降低消耗和保护环境,很多石化厂建立了瓦斯(可燃气)回收系统,即气柜所收集的瓦斯经压缩机升压后送回收装置,只有在各生产装置排放量过大而超过回收能力时,才送火炬燃烧。
  (2)火炬气计量的难点
  与一般流量测量对象相比,火炬气流量监测和瓦斯排放量监测有其特有的难点,其中:
  ①安全性要求高  为了保证紧急情况下生产装置所有气体能够快速、安全排放,流量监测的前提要确保安全,保证故障状态能紧急放空;
  ②管道直径大 火炬主管道直径大,非插入式测量仪表安装、测量都很困难;
  ③量程比要求高 一个精炼厂在完全正常运转时,其火炬气流量是很小的,低流量时的流速通常在0.01--1.5m/s的范围之中,一台设备的小的扰动可以增加流量,而很多设备的大的扰动则可以产生很大的流量,在短时间内,有的系统中的瓦斯流速可能超过60m/s.因此要求流量测量仪表必须具有很宽的量程比;
  ④火炬气(瓦斯)常有油污,有时还有冷凝液析出火炬气(瓦斯)中常有油污存在,容易造成某些流量敏感元件站污,使测量产生很大误差,甚至损坏;
  ⑤火炬气组分复杂多变火炬气的组分常常很复杂,除了多种碳氢化合物之外,还有氢气、硫化氢、二氧化碳、氮气等,每种单一组分的相对百分比经常是不断变化的,这就给流量测量增加了难度。
  (3)用超声流量计测呈火炬气流量
  GE Sensing公司早期产品命名为7100型,后改型为GF868型。这是一种时差法超声泛量计。其工作原理在4.32节介绍.
  时差法超声流量计,在测量得到顺流超声传播时间tD和逆流超声传播时间tD后,可进一步计算其平均传播时间t。和声速C。即

式中ta—平均传播时间;
    tD—顺流超声传播时间;
    tU—逆流超声传播时间。
C=L/ta
式中C—声速;
    L—声道长度;
    ta—平均传播时间O
  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,从声速可以推算出流体内介质的组成成分及相对分子量,并进而计算质量流量。
    GE Sensing公司经过多年研究,得到了气体平均分子量与声速C关系的经验公式:

式中 C—声速;
     κ—定压比热容与定容比热容之比(绝热指数);
     R—气体常数;
     T—温度;
    MW—平均分子量.
  该公式适用于碳氢气体,对氮气等非碳氢气体,要另做补偿.与该公式相对应的曲线如图3.19所示。

  对于火炬气来说,计算得到即时相对分子量数据具有特殊的意义,因为来自不同装置的气体,其相对分子量是不同的,从即时分子量数据可判断泄漏来源。
  可以测量极低的气体流速和具有很大的范围度,是火炬气超声流量计的一大优势。
  GF868可以测量0. 1---0. 5 m/ 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的高流速气体,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76mm-3m的变化。
    该流量计可以配置1对或2对测量探头.单声道测量时,当流速在±0.3~±85m/s之间,流量测量精度满足读数的±2%~±500.双声道测量时,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%。
    GF868型火炬气流量计由转换器、T5型传感器、前置放大器、不断流插拔装置(填料函、隔离阀、接管)、电缆、压力变送器、温度变送器等组成,如图3.20所示。从现场使用情况来看,效果是令人满意的。

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