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提問
熱式流量計測量火炬氣流量存在什么問題?
解答
火炬氣流量測量是一個難度*的測量任務，不僅用熱式流量計測量有困難，而且噴嘴漢乙量計、阿牛巴流量計也因量程比太小和被測流體組分多變，測量誤差太大而效果欠佳。
熱式流量計用來測量潔凈的流體可以工作得很好，例如氮氣、氧氣、氫氣、干燥又潔凈白勺空氣流量測量，但用于次炬氣流量測量卻遇到了困難。
(1)火炬氣的來源
石油和石化企業(yè)一般都配有火炬系統(tǒng)，這對保證工藝裝置安全生產(chǎn)、保護環(huán)境、節(jié)能降豐毛具有重要意義。
火炬氣的來源主要有:
①有關生產(chǎn)裝置排出的尾氣、廢氣;
②生產(chǎn)裝置事故狀態(tài)下緊急排放的瓦斯;
③暫時還不能利用的瓦斯。
為了節(jié)約能源、降低消耗和保護環(huán)境，很多石化廠建立了瓦斯(可燃氣)回收系統(tǒng)，即氣柜所收集的瓦斯經(jīng)壓縮機升壓后送回收裝置，只有在各生產(chǎn)裝置排放量過大而超過回收能力時，才送火炬燃燒。
(2)火炬氣計量的難點
與一般流量測量對象相比，火炬氣流量監(jiān)測和瓦斯排放量監(jiān)測有其*的難點,其中：
①安全性要求高 為了保證緊急情況下生產(chǎn)裝置所有氣體能夠快速、安全排放，流量監(jiān)測的前提要確保安全，保證故障狀態(tài)能緊急放空;
②管道直徑大 火炬主管道直徑大，非插入式測量儀表安裝、測量都很困難;
③量程比要求高 一個精煉廠在*正常運轉(zhuǎn)時，其火炬氣流量是很小的，低流量時的流速通常在0.01--1.5m/s的范圍之中，一臺設備的小的擾動可以增加流量，而很多設備的大的擾動則可以產(chǎn)生很大的流量，在短時間內(nèi)，有的系統(tǒng)中的瓦斯流速可能超過60m/s.因此要求流量測量儀表必須具有很寬的量程比;
④火炬氣(瓦斯)常有油污，有時還有冷凝液析出火炬氣(瓦斯)中常有油污存在，容易造成某些流量敏感元件站污，使測量產(chǎn)生很大誤差，甚至損壞;
⑤火炬氣組分復雜多變火炬氣的組分常常很復雜，除了多種碳氫化合物之外，還有氫氣、硫化氫、二氧化碳、氮氣等，每種單一組分的相對百分比經(jīng)常是不斷變化的，這就給流量測量增加了難度。
(3)用超聲流量計測呈火炬氣流量
GE Sensing公司早期產(chǎn)品命名為7100型，后改型為GF868型。這是一種時差法超聲泛量計。其工作原理在4.32節(jié)介紹.
時差法超聲流量計，在測量得到順流超聲傳播時間tD和逆流超聲傳播時間tD后，可進一步計算其平均傳播時間t。和聲速C。即
式中ta—平均傳播時間;
tD—順流超聲傳播時間;
tU—逆流超聲傳播時間。
C=L/ta
式中C—聲速;
L—聲道長度;
ta—平均傳播時間O
由于固定介質(zhì)在已知溫度和已知壓力情況下聲速是保持不變的物理量，從聲速可以推算出流體內(nèi)介質(zhì)的組成成分及相對分子量，并進而計算質(zhì)量流量。
GE Sensing公司經(jīng)過多年研究，得到了氣體平均分子量與聲速C關系的經(jīng)驗公式:
式中 C—聲速;
κ—定壓比熱容與定容比熱容之比(絕熱指數(shù));
R—氣體常數(shù);
T—溫度;
MW—平均分子量.
該公式適用于碳氫氣體，對氮氣等非碳氫氣體，要另做補償.與該公式相對應的曲線如圖3.19所示。
對于火炬氣來說，計算得到即時相對分子量數(shù)據(jù)具有特殊的意義，因為來自不同裝置的氣體，其相對分子量是不同的，從即時分子量數(shù)據(jù)可判斷泄漏來源。
可以測量極低的氣體流速和具有很大的范圍度，是火炬氣超聲流量計的一大優(yōu)勢。
GF868可以測量0. 1---0. 5 m/ s的低流速流體，情況下滿足zui低流速0.03m/s的測量。當出現(xiàn)“擾動"時，火炬氣超聲波流量計可測量高達80m/s的高流速氣體，并且滿足雙向流體的要求。GF868火炬氣超聲波流量計采用插入式探頭，可以滿足工藝管線直徑從76mm-3m的變化。
該流量計可以配置1對或2對測量探頭.單聲道測量時，當流速在±0.3~±85m/s之間，流量測量精度滿足讀數(shù)的±2%~±500.雙聲道測量時，當流速在±0.3~±85m/s之間，流量測量精度滿足讀數(shù)的±1.4%~±3.5%.測量相對分子質(zhì)量時，測量精度滿足±1.8%。
GF868型火炬氣流量計由轉(zhuǎn)換器、T5型傳感器、前置放大器、不斷流插拔裝置(填料函、隔離閥、接管)、電纜、壓力變送器、溫度變送器等組成，如圖3.20所示。從現(xiàn)場使用情況來看，效果是令人滿意的。
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