Merjenje pretoka sežganega plina: tehnologije, izbira, natančnost in preverjanje

To območje delovanja je glavni razlog, da je treba merilnik pretoka sežganega plina izbrati na podlagi procesnih podatkov in ne na podlagi prednostne merilne tehnologije. Instrument, ki dobro deluje pri normalnem pretoku, lahko izgubi uporabno ločljivost na spodnjem koncu, preseže potrjeno območje med vznemirjenjem ali postane občutljiv na spremembe lastnosti plina.

Ta vodnik primerja ultrazvočne meritve, meritve toplotne mase in diferenčnega-tlaka, nato pa pojasnjuje pogoje postopka, vire negotovosti, preverjanja namestitve in korake preverjanja, ki so pomembni, preden se določi merilnik.

Kaj mora doseči merjenje pretoka sežganega plina?

Sistem za sežiganje zagotavlja nadzorovano pot za pline, ki se sproščajo med običajnim odzračevanjem, zagonom, zaustavitvijo, vzdrževanjem, motnjami v procesu in dogodki pomoči. Merjenje plina, ki vstopa v ta sistem, lahko podpira spremljanje procesa, identifikacijo izgub, oceno učinkovitosti sežiganja, izračune emisij in regulativno poročanje.

Merilni cilj je treba določiti, preden izberete merilnik. Obrat, ki potrebuje le obratovalno indikacijo nenormalnega odzračevanja, nima nujno enakih zahtev kot rafinerija, ki uporablja pretok na baklji v reguliranem izračunu.

Na primer, trenutne zahteve ZDA v40 CFR 63.670vključujejo zahteve za neprekinjeno nadziranje pretoka plina-za plinske ventile za prizadete aplikacije in zahtevajo, da nekateri sistemi pretoka upoštevajo temperaturo in tlak pri poročanju pretoka pri standardnih pogojih. Predpisi se razlikujejo glede na objekt in jurisdikcijo, zato je treba veljavno dovoljenje in regulativni okvir preveriti ločeno od izbire števca.

Zakaj je sežgani plin težko izmeriti

Ena sama glava lahko vidi zelo različne pogoje toka

Uporabno merilno območje mora pokrivati ​​več kot običajno delovno točko. Izbruh lahko preživi dolga obdobja blizu minimalnega pretoka in se nato med dogodkom pomoči hitro poveča. SICK opisuje merjenje vžiga kot posebno zahtevno aplikacijo, ker se lahko tako hitrost kot sestava plina hitro spremenita, pri čemer so v isti namestitvi možni zelo nizki normalni pretoki in veliko večji pretoki pri zaustavitvi.

Za namene specifikacije zberite najmanjši, normalni in največji pretok. Kjer je mogoče, izračunajte tudi ustrezne hitrosti plinov. Stopnja pretoka, ki se sliši velika, lahko še vedno povzroči skromno hitrost v velikem zbiralniku, medtem ko lahko manjša črta hitro doseže zgornjo mejo hitrosti za meter.

Sestava plina morda ne ostane konstantna

Skupna glava bakle lahko sprejema tokove iz več enot. Z vodikom -bogati plin, ogljikovodiki, ogljikov dioksid, dušik, para ali druge komponente lahko vstopijo v različnih razmerjih, ko se delovni pogoji spremenijo.

Sestava je pomembna, ker se vsak princip merjenja drugače odziva na lastnosti plina. Lahko vpliva na izračune gostote, toplotne lastnosti, molekulsko maso, akustično hitrost in pretvorbo med maso in standardnim volumetričnim pretokom.

Nizek tlak lahko povzroči omejitev meritev

Niz{0}}tlačni sežgani plin si zasluži posebno pozornost pri ocenjevanju ultrazvočne tehnologije. V objemnem -sistemu mora zvočni signal preiti skozi steno cevi in ​​v plin. Velika zvočna-razlika impedance med jeklom in plinom nizke-gostote lahko oteži prenos signala. Siemens razpravlja o tej omejitvi posebej zanizko{0}}tlačni sežig plina v jekleni cevi.

To ne pomeni, da ultrazvočne meritve niso primerne za-nizkotlačne bakle. To pomeni, da je treba konstrukcijo merilnika, razporeditev senzorjev, material cevi, tlak in mejo signala oceniti skupaj. Generičnoultrazvočni merilnik pretokaNikoli se ne sme domnevati, da specifikacija predstavlja vsako konfiguracijo bakle.

Moker plin in usedline lahko vplivajo na senzorje

Sežgani plin ni vedno suh. Kondenzat, kapljice, trdne snovi ali usedline lahko dosežejo merilno mesto. Njihov učinek je odvisen od instrumenta: usedline lahko spremenijo prenos toplote termičnega senzorja, tlačne odprtine se lahko zamašijo, onesnaženje ali tekočina pa lahko vplivata na kakovost ultrazvočnega signala.

Pregled postopka bi moral zato vključevati zmogljivost-bobna, pričakovano kondenzacijo, prenos tekočine in kakršno koli zgodovino usedlin na predlagani lokaciji merilnika.

Tri glavne tehnologije za merjenje pretoka sežganega plina

Ultrazvočno merjenje pretoka

Ultrazvočni-merilniki tranzitnega časa določajo hitrost plina iz razlike med ultrazvočnimi tranzitnimi časi v smeri toka in v nasprotni smeri. Za podrobnejšo razlago merilne fizike glejte toNavodila za delovanje ultrazvočnega merilnika pretoka.

Ultrazvočna tehnologija je široko obravnavana za baklene glave, ker lahko meri brez ustvarjanja znatne trajne izgube tlaka in je lahko zasnovana za širok obseg delovanja. Namensko izdelani-inštrumenti za bakle lahko zagotovijo tudi diagnostiko hitrosti--zvoka in signala, ki pomaga razlikovati spremembo postopka od težave instrumenta.

Pomembna omejitev je, da "ultrazvok" opisuje princip merjenja in ne zajamčenega delovnega obsega. Zasnova senzorja, število akustičnih poti, tlak plina, geometrija cevi, hrup, sestava in največja hitrost vplivajo na delovanje. Specifična dokumentacija za-baklje SICK na primer obravnava hitre spremembe hitrosti in sestave kot konstrukcijske pogoje, namesto da bi predvidevala, da jih bo standardna ultrazvočna ureditev obravnavala samodejno.

Merjenje toplotnega masnega pretoka

A toplotni merilnik masnega pretokadoloča masni pretok plina iz-odziva prenosa toplote okoli ogrevanega senzorja. V tej razlagi je na voljo uporaben uvodkako deluje merjenje toplotne{0}}disperzije.

Termične meritve so lahko privlačne, če sta uporabna nizka-občutljivost pretoka in neposreden masni{1}}pretok. Prav tako se izogne ​​potrebi po izpeljavi masnega pretoka izključno iz volumetričnega odčitka in ločenega izračuna gostote.

Glavno inženirsko vprašanje za bakle je sestava plina. Različni plini različno prenašajo toploto, zato se lahko merilnik, umerjen ali konfiguriran za eno mešanico, odzove drugače, ko se ta mešanica bistveno spremeni. To je razlog, zakaj dobavitelji-termometrov zahtevajo podatke o sestavi in ​​zakaj nekateri sodobni sistemi vključujejo načine za posodabljanje lastnosti plinske-zmesi. Osnovna težava je podrobneje pojasnjena v tem člankumerjenje toplotne mase plinskih mešanic.

Toplotne tehnologije torej ne bi smeli zavračati preprosto zato, ker se sestava bakle lahko spreminja. Namesto tega določite, koliko se spreminja, kako pogosto se spreminja in ali ima predlagani merilnik dokumentirano metodo za obravnavanje te spremembe.

Diferenčni tlak in sistemi, ki-temeljijo na Pitotu

Merjenje diferenčnega-tlaka izhaja iz razlike v tlaku, ki jo povzroči premikajoči se plin čez ali okoli primarnega elementa ali sonde. Sam oddajnik je lahko običajeninstrument za tlak ali diferenčni{0}}tlak, medtem ko celoten sistem vključuje primarno napravo, tlačne priključke, vnose-lastnosti plina in izračun pretoka.

Tehnologija DP je znana in je lahko praktična v ustreznih aplikacijah, vendar je zelo nizek pretok v plamenu izziv, ker razpoložljivi diferenčni tlak pada, ko se hitrost zmanjšuje. Na nasprotnem koncu morata območje sonde in oddajnika ustrezati največjemu verodostojnemu stanju. Za podrobnejšo razpravo o samem merilnem izrazu si oglejte ta pregleddiferencialni{0}}tlačni plin-natančnost merilnika.

Sistemi DP zahtevajo pozornost tudi pri impulznih vodih, tlačnih odprtinah, kondenzatu, mašenju in kompenzaciji gostote. Enostavna številka točnosti oddajnika torej ni enaka merilni-negotovosti celotnega pretoka.

Primerjava tehnologij

Ta tabela je orodje za pregledovanje. Pri končni izbiri je treba uporabiti odobreno delovno ovojnico proizvajalca za dejanske pogoje plina, tlaka, temperature, cevi in ​​hitrosti.

Dejanska prostornina, standardna prostornina ali masni pretok?

Ena napaka pri specifikaciji je, da se zahteva "tok", ne da bi se opredelila njegova osnova.

Dejanski volumetrični pretokopisuje prostornino, ki prehaja skozi cev pri delovnem tlaku in temperaturi.Standardni volumetrični pretokizraža prostornino plina pri določenih referenčnih pogojih.Masni pretokpredstavlja maso, ki prehaja skozi sistem na časovno enoto.

Te vrednosti so povezane, vendar niso zamenljive. Prostornina plina se spreminja s tlakom in temperaturo, zato lahko merilnik poroča o pravilni dejanski hitrosti, medtem ko je standardni-izračun pretoka napačen, ker so bili tlak, temperatura, molekulska masa ali referenčni pogoji nepravilno konfigurirani.

To razlikovanje je podrobneje obravnavano v vodniku po spletnem mestumasni pretok proti volumskemu pretoku. Če so podatki o tlaku del pretvorbe, poskrbite tudi, da se inženirska ekipa strinja glede absolutnega tlaka v primerjavi z nadtlakom; razlika medPSI, PSIA in PSIGni detajl oblikovanja.

Za prizadete aplikacije v rafinerijah v ZDA 40 CFR 63.670 določa standardne pogoje za nekatere nadzorovane izračune volumetričnega pretoka in omogoča pretvorbo masnega pretoka z uporabo molekulske mase, določene iz sestave. Ta regulativni primer ponazarja, zakaj je treba zahtevano osnovo za poročanje poravnati, preden je instrumentacija konfigurirana.

Natančnost ni enaka popolni merilni negotovosti

Podatkovni list merilnika lahko navaja vrednost točnosti, vendar na negotovost-pretoka plamena vpliva celoten merilni sistem.

Možni sodelujoči vključujejo:

• kalibracija merilnika in ponovljivost;
• delovanje blizu spodnje ali visoke meje potrjenega območja;
• napaka notranjega{0}}premera cevi;
• popačeni ali vrtinčni profili hitrosti;
• negotovost-sestave plina;
• merjenje tlaka in temperature;
• standardna-pretvorba toka;
• onesnaženje senzorja ali poslabšanje signala;
• namestitveni parametri napačno vneseni v oddajnik.

Za ultrazvočne sisteme je še posebej pomembno razlikovanje med natančnostjo instrumenta in natančnostjo uporabe. Laboratorijska številka učinkovitosti sama po sebi ne more pojasniti neustrezne akustične poti, nepravilnih podatkov o cevi ali motenega pretoka. Razprava na spletnem mestu onatančnost ultrazvočnega merilnika pretokazagotavlja uporabno ozadje, vendar je treba aplikacijo baklje vseeno pregledati glede na specifično dokumentacijo števca.

Če meritev podpira poročanje ali pogodbeno zahtevo, pred nakupom določite zahtevano negotovost in metodo preverjanja. V nasprotnem primeru lahko projekt po namestitvi odkrije, da je izbrani instrument tehnično delujoč, vendar ne izpolnjuje merilnega cilja.

Kako izbrati merilnik pretoka sežganega plina

1. Vzpostavite celotno delovno ovojnico

Zabeležite najmanjši, normalni in največji pretok, tlak in temperaturo. Vključite zagon, zaustavitev, čiščenje, olajšanje in druge verodostojne nenormalne razmere, namesto da bi se zanašali na eno samo zasnovo.

2. Opišite sestavo in spremenljivost plina

Zagotovite reprezentativne sestave za pomembne operativne primere. Če več procesnih enot napaja en zbiralnik, lahko ena sama analiza "tipičnega plina" prikrije stanje, ki je za merilnik najtežje.

3. Potrdite zahtevano osnovo pretoka

Navedite, ali je zahtevani izhod dejanska prostornina, standardna prostornina, masni pretok, hitrost ali več kot eno od tega. Eksplicitno definirajte standardne referenčne pogoje.

4. Dokumentirajte cev in predlagano lokacijo merilnika

Zabeležite zunanji premer cevi, debelino stene ali razpored, material, oblogo, če je prisotna, orientacijo in razpoložljiv dostop. Prepoznajte bližnja kolena, T-kratnike, ventile, reduktorje, glave in druge motnje. Razmerje medpretok in tlakje lahko tudi uporabno ozadje pri pregledu procesnih pogojev, čeprav lahko celoten izračun sežiganja zahteva dodatne informacije o lastnostih-plina.

5. Zgodaj ugotovite omejitve namestitve

Ali je mogoče linijo izklopiti? Se ga da rezati? Ali je vroče točenje dovoljeno? Ali je namestitev vstavitve sprejemljiva? Ali lokacija zahteva odobritev-nevarnega območja? Ta vprašanja lahko odpravijo sicer privlačne tehnologije, preden se opravi nepotrebno inženirsko delo. Za termične instrumente je ta razprava omerilniki toplotne mase v nevarnih območjihzagotavlja dodaten kontekst, vendar je treba dejansko odobritev preveriti na certifikatu izbranega izdelka.

6. Prosite dobavitelja za-dokazila za posamezno aplikacijo

Ne ustavite se pri "ta tehnologija lahko meri sežgani plin." Vprašajte, ali je bila predlagana konfiguracija ocenjena glede na vaš najmanjši tlak, največjo hitrost, plinsko matriko, velikost cevi, tveganje kontaminacije in zahtevano negotovost.

Za zahtevno ultrazvočno storitev zahtevajte pričakovano mejo signala ali proizvajalčevo oceno uporabe. Za toplotne meritve se vprašajte, kako se obravnavajo spremembe sestave. Pri sistemih DP preverite razpoložljivi diferenčni tlak pri minimalnem pretoku in razpon pri največjem pretoku.

Namestitev in preverjanje: kaj je treba preveriti?

Preskušanje pretoka sežganega plina je treba obravnavati ločeno od neprekinjenega merjenja pretoka. Preizkušanje in preverjanje ugotavljata, ali je nameščeni sistem konfiguriran in se obnaša, kot je predvideno.

Praktično preverjanje zagona mora vključevati:

• dejanske dimenzije cevi se ujemajo s konfiguracijo oddajnika;
• položaj in usmeritev senzorja se ujemata z namestitveno risbo;
• smer toka je pravilna;
• so dokumentirane inženirske enote in standardni referenčni pogoji;
• vhodni podatki o tlaku in temperaturi so razumni in uporabljajo pravilno absolutno ali merilno osnovo;
• sestava plina ali konfiguracija-molekularne mase se ujema s predvidenim primerom delovanja;
• analogni, impulzni in digitalni izhodi so pravilno skalirani;
• diagnostika merilnika se zabeleži kot izhodišče;
• obnašanje ničelnega ali pričakovano nizkega-pretoka se preveri, ko to dopuščajo procesni pogoji;
• konfigurirano območje merilnika pokriva navedeno delovno ovojnico.

Tudi dokumentacijo o umerjanju je treba pregledati, namesto da bi jo obravnavali kot potrdilo, ki ga je treba shraniti. Ta pregledkalibracija merilnika pretokazagotavlja uporabno ozadje koncepta umerjanja.

Za ultrazvočno merjenje vžiga si zabeležite diagnostične vrednosti ob zagonu. Prihodnjo spremembo kakovosti signala ali hitrosti zvoka je mogoče nato primerjati z znano osnovno linijo. Samo verodostojno število pretoka ni dovolj za dokaz, da meritev ostaja zdrava.

Pogoste težave in kaj najprej preveriti

Ultrazvočni signal postane šibak

Preverite, ali so se tlak, sestava, temperatura ali pogoji cevi spremenili, preden prilagodite parametre oddajnika. Nizka gostota plina, akustični šum, usedline, poravnava senzorja in delovanje zunaj predvidenega obsega hitrosti lahko vplivajo na kakovost signala.

Branje postane nestabilno

Primerjajte trend pretoka s podatki o procesu. Realni tok izbruha je lahko nestabilen. Če je proces enakomeren, raziščite sestavo plina, prenos tekočine, motnje-profila pretoka, vnose tlaka in temperature ter diagnostiko merilnika.

Standardni pretok je videti napačen, vendar je hitrost videti razumna

Preverite referenčno temperaturo in tlak, vnos absolutnega tlaka, molekulsko maso, konfiguracijo plina in inženirske enote. Ta vzorec pogosto kaže na pretvorbeno plast in ne na samo merjenje hitrosti.

Termometer se spremeni po spremembi vira plina

Preverite novo sestavo glede na plin, uporabljen za kalibracijo ali konfiguracijo. Merjenje toplotne mase je samo po sebi povezano z lastnostmi-prenosa toplote plina. Tehnično gradivo družbe Sierra natermični merilniki in sestava plinapojasnjuje, zakaj so mešanice plinov običajno del konfiguracije števca.

Primer praktične izbire

Razmislite o hipotetičnem velikem zbiralniku baklje v rafineriji, ki običajno prenaša majhen čistilni tok, vendar lahko med zaustavitvijo sprejme pline iz več enot. Tlak je nizek, sestava se bistveno spreminja, največja hitrost pa je daleč nad običajnimi delovnimi pogoji.

Prezgodaj bi bilo izbrati merilnik samo iz običajnega pretoka. Zaporedje inženiringa mora biti:

• izračuna hitrost pri minimalnih, normalnih in maksimalnih pogojih;
• določite primer-najnižjega pritiska;
• definirati pričakovano območje plinske sestave;
• preveriti, ali je prenos likvidnosti verodostojen;
• pregled razpoložljivega ravnega poteka in geometrije cevi;
• vsako tehnologijo števca preveriti glede na te pogoje;
• zahtevajte dokaze-o uspešnosti specifične za aplikacijo za preostale možnosti.

Ultrazvočno merjenje se lahko pojavi kot močan kandidat zaradi širokega razpona in nizke{0}}izgube tlaka, vendar nizko{1}}tlačna objemka-na konfiguraciji morda ne bo opravila akustičnega pregleda. Namensko{4}}zgrajena vgrajena ali vstavljena ultrazvočna zasnova bi lahko ostala uspešna. Merilnik toplote je lahko privlačen pri nizkem pretoku, vendar bi potreboval obrambno metodo za obravnavanje sprememb sestave. Rešitev DP bi potrebovala zadosten diferenčni tlak na spodnjem koncu, ne da bi presegla svoj razpon v primeru visokega-pretoka.

Vrednost primera ni v tem, da "zmaga" ena tehnologija. Pokaže, zakaj je izbira-merilnika baklje najprej problem-pogoja procesa in nato problem-kategorije instrumenta.

Informacije, ki jih morate pripraviti, preden zahtevate ponudbo

• merilni cilj in veljavna zahteva za poročanje;
• najmanjši, normalni in največji pretok ali hitrost;
• minimalni, normalni in maksimalni tlak;
• najnižja, normalna in najvišja temperatura;
• sestava plina za ustrezne obratovalne primere;
• pričakovane tekočine, trdne snovi ali usedline;
• OD cevi, ID ali razpored in material;
• risba cevi in ​​razpoložljiva ravna pot;
• klasifikacija-nevarnih območij;
• zahtevana osnova pretoka in referenčni pogoji;
• zahtevani izhodi in komunikacijski protokol;
• omejitve namestitve in zaustavitve;
• zahteve glede natančnosti, negotovosti, kalibracije in preverjanja.

Zagotavljanje teh informacij omogoča dobavitelju, da oceni dejansko uporabo, namesto da priporoči meter samo na podlagi velikosti cevi in ​​običajnega pretoka. Če imate te podatke pripravljene, jih lahko posredujete tudi prekoprijavni obrazec za povpraševanjeza tehnični pregled.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kateri je najboljši merilnik pretoka za sežgani plin?

Univerzalne najboljše tehnologije ni. Ultrazvočni merilniki,-zgrajeni z namenom, so pogosto močni kandidati za glavne bakle z velikimi variacijami pretoka, medtem ko so sistemi toplotne mase in DP lahko učinkoviti v ustreznih pogojih. Odločitev mora temeljiti na območju delovanja, sestavi, tlaku, namestitvi, tveganju kontaminacije in zahtevani negotovosti.

Ali lahko ultrazvočni merilnik pretoka meri-nizkotlačni sežgani plin?

Da, v ustreznih konfiguracijah, vendar lahko plin-z nizkim tlakom oteži akustične meritve. Objemka-pri meritvah skozi jekleno cev zahteva poseben pregled, ker lahko le del ultrazvočne energije vstopi v plin nizke-gostote. Uporabite oceno uporabe proizvajalca namesto splošne predpostavke o tlaku.

Ali spreminjanje sestave plina vpliva na merjenje pretoka pri baklji?

ja Učinek je odvisen od merilnega principa. Sestava lahko spremeni gostoto, molekulsko maso, toplotne lastnosti in hitrost zvoka. Merjenje toplotne mase je še posebej občutljivo na lastnosti-prenosa toplote plina, uporabljene pri kalibraciji ali konfiguraciji.

Zakaj sta tlak in temperatura potrebna za merjenje pretoka na baklji?

Potrebni so, ko je treba dejanski volumetrični pretok pretvoriti v definirane standardne pogoje in lahko vplivajo tudi na gostoto in zmogljivost merilnika. Zahtevani vložki so odvisni od načela merjenja in osnove poročanja.

Kako pogosto je treba kalibrirati merilnik pretoka sežganega plina?

Ni univerzalnega intervala, ki bi veljal za vsak merilnik plamena. Pogostost kalibracije in preverjanja mora slediti veljavnim predpisom, specifikacijam projekta, smernicam proizvajalca, kritičnosti meritev in dokazom iz diagnostike instrumentov ali preteklih zmogljivosti.

Ali je natančnost merilnika enaka merilni negotovosti?

Ne. Natančnost merilnika opisuje samo del merilnega sistema. Dimenzije cevi, učinki namestitve, lastnosti plina, instrumenti za tlak in temperaturo, pretvorbeni izračuni, kalibracija in delovno območje lahko prispevajo k negotovosti končnega poročanega pretoka.

Zaključek

Zanesljivo merjenje pretoka sežganega plina se začne z delovno ovojnico, ne s katalogom merilnika. Inženirska ekipa bi morala razumeti, kako daleč se lahko spreminja pretok, kako se spreminja sestava, kakšni so tlaki in temperaturni pogoji, kaj omogoča geometrija cevi in ​​kaj mora predstavljati končna sporočena vrednost.

Vse ultrazvočne tehnologije, tehnologije toplotne mase in diferenčnega{0}}tlaka imajo zakonite aplikacije. Koristno vprašanje ni, kateri princip je univerzalno najboljši, ampak kateri predlagani merilnik lahko dokaže primerno delovanje pri dejanskih minimalnih in maksimalnih pogojih sistema bakle.

Določite osnovo pretoka, preglejte skupno merilno negotovost, preverite omejitve namestitve in določite izhodišče za preverjanje, preden instrument postane del rutinskega poročanja o obratu. Ti koraki naredijo več za zanesljivost meritev kot izbira tehnologije iz ene same natančnosti ali običajnega-pretočnega stanja.