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            如何在油氣及石化行業中選用合適的大口徑科里奧利質量流量計

            作者: 來源: 發布時間:2017-12-16 10:21:57

             概述:

                   在過去的十年間,越來越多的過程儀表廠家在進行大口徑科里奧利質量流量計的研發,以滿足油氣和石化行業中對于大流量油品,氣體,以及化工介質貿易交接測量的要求。而高精度的質量流量和密度測量,也使得此技術越來越多的被客戶所接受。但由于技術難點的存在,在當下市場上,仍只有不多的過程儀表廠家可以生產較大規格的大口徑科里奧利質量流量計。與小口徑規格不同,市面上不同廠家對大口徑質量流量計的設計方式存在較大差異。在圖 1 中,可以看到的是在 2016 年之前,市面上的兩種常見的大口徑設計方式。一種設計方式使用的仍是傳統的 U 型管設計,而另外一種則采用的是圓形(UFO 型)設計。U型管設計方式采用分流器將其中的兩根測量管從過程連接處分隔開。圓形(UFO 型)儀表設計采用了兩組雙管的設計,在每一側的雙管均使用分流器將其從過程連接處分隔開。由于儀表規格較大,這兩種設計方式的立體尺寸和重量均大幅度提升。對于客戶,撬裝廠以及工程公司來講,這將帶來在安裝和管線設計方面的巨大挑戰。
            2016 年前的常見大口徑質量流量計設計方式
            安裝考慮:
                   簡單來說,安裝此類儀表不外乎兩種安裝方式,一是水平安裝,測量管需朝向向下。二是垂直安裝,如旗幟一般,測量管從管線處向外延伸。
             
                   對于圖 1 中所示的兩種設計方式,讓我們來想象一下當對 U 型管儀表在液體應用中進行安裝時的情形。在這種情況下,為了確保儀表測量管滿管,且不產生氣體堆積的情況,儀表測量管必須垂直向下,測量管底部與地面平行。而由于大多數的工藝管線距離地面距離通常不超過 1 m,通常沒有足夠的立體空間來安裝這樣一臺 U 型管儀表,除非是在地面上為其進行專門的開安裝孔,但這不僅會造成施工的成本增加,同時,客戶為了保證此安裝孔洞的清潔,不積水結冰,需要有更多的顧慮。而當兩根平行管線距離較近時,無論是圓形(UFO型)還是 U 型的設計都會為安裝帶來巨大挑戰,因為兩根平行管線間不會有足夠的安裝空間。在這種情況下,通常客戶不得不進行額外的管線布置來安裝儀表。對于U 型管儀表,如果像旗幟一樣安裝,會造成安裝空間的大幅增加,并使得現場的管線結構極為復雜。同時,此類安裝時儀表自身重量被加在儀表過程連接處,會對測量管造成較大機械應力和噪音,從而產生可能的不準確測量。
             
            貿易交接:
             
                   貿易交接應用所使用的流量計需要在現場進行不定期的驗證和標定。此類現場驗證多數情況下是由小型體積管來完成的。一個小型體積管會推動已知的‘小型’體積通過儀表,并記錄儀表的累積量。任意一個丟失的脈沖都會造成額外的不確定度和重復性的偏差。所以,對于標定和驗證結果,優異的零點穩定性是zui重要的關鍵。零點穩定性代表了一臺質量流量計在充滿靜態的液體情況下的穩定性能。噪音以及機械應力都會對零點穩定性造成較大影響,從而導致較差的現場驗證和標定結果。
             
            市場需求:
                   基于市場調研的結果,多數客戶均表示其希望所使用的儀表是安裝空間較小,且易于進行安裝和拆卸的。儀表的安裝如果可以與其他管線非常接近,或者不需要進行任何管線上的變動,可以使客戶大大優化其對安裝平臺和裝置的空間和管線優化,從而降低成本以及風險。此種設計應該能夠通過zui簡單的方式被安裝于任何工藝場合,無論是垂直的還是水平安裝方式,抑或任何其他角度的安裝,都不會對零點穩定性或精度產生任何影響,同樣也不會對測量元件產生噪音和機械應力的影響。其他的要求包括:針對不同應用環境的適用性(例如防爆認證);可溯源的貿易交接級標定;二級壓力保護腔體;可通過小型體積管進行現場的貿易交接驗證,以及多種通訊方式的選項等。
             
            KROHNE 解決方案:
                   KROHNE 在近期發布了 OPTIMASS 產品家族的zui新成員。該產品是世界上weiyi的四直管設計方式的科里奧利質量流量計,具備zui小的安裝空間。該儀表是世界上zui大流通量的質量流量計,其流量上限可達 4 600 t/h。在圖 2 及圖 6 中可以看到,其獨特的直管型設計方式使得儀表可以被輕易的安裝于任何方式的管線中。同時由于其帶有二級壓力保護腔體的設計,耐壓可達到180 barg。而由于科里奧利質量流量計的測量原理,其不需要上下游直管段。這使得該儀表即便是被安裝在極其緊湊的空間中,仍可實現高精度和可靠的測量。同時,也為客戶顯著降低了安裝以及運輸的成本。液體介質通過大口徑彎管質量流量計,尤其是被垂直如旗幟一樣安裝方式的情況下,會產生巨大的壓損,從而造成泵和能源的損耗。KROHNE 所提供的四直管科里奧利質量流量計使用優化的分流器結構(如圖 3)降低了泵和能源的損耗。
            四直管大口徑質量流量計和四直管分流器設計
            免疫安裝影響:
                   如在前文中所述,對于大流量貿易交接測量的質量流量計,零點穩定性是非常重要的參數。KROHNE 通過專利的節點盤技術將測量系統和過程工藝管道隔離,節點盤技術會衰減并隔絕來自于過程管線的噪音和振動。而由于管線安裝扭矩所帶來的應力,則一方面通過剛性的二級壓力保護腔體衰減,一方面通過 KROHNE 專利的一體化剛性補償技術進行補償,從而保護儀表精度性能不受影響。
             
                   在圖 4 中所示的‘節點盤技術’被 KROHNE 較早用在雙管技術中,并將其進一步延伸至四直管質量流量計的設計方式中。節點盤所帶來的效果如此明顯,使得儀表可以被直接支撐于表體上。
            專利的節點盤技術
            溯源標定:
                   對于此類zui大規格的質量流量計進行溯源標定,需要非常大的標定裝置。KROHNE 在英國 Wellingborough的生產廠,已經投建了世界上zui大的質量流量標定裝置來迎接這個挑戰。
             
                   為了將質量流量計標定至 ±0.05%的溯源標定精度,所使用的標定裝置不確定度需要 3 倍精確于此精度。KROHNE 所投建的質量流量標定裝置已被 UKAS(英國皇家認可委員會)進行形式認定,其裝置擴展不確定度達到0.017%。據此,KROHNE 的zui新標定裝置可以對 OPTI-MASS2400-S400 16”科里奧利質量流量計進行高達2 000 t/h的0.05%精度溯源標定。如圖5 中所示,該標定裝置是世界上zui大的單體質量流量標定裝置。
            zui新的 KROHNE 質量流量標定裝置“mega rig”
            一體型安裝空間
            OPTIMASS 2400-S400 技術特點:
            ● 創新的四直管專利設計,使其同時達到zui大的流通量和zui小的安裝空間
            ● 溯源 0. 05%精度選項,可標定至高達 2 000 t/h
            ● 具備 OIML R117/R137,MID 貿易交接認證,符合API,AGA 準則
            ● 自清潔與自排空
            ● zui優化的分流器以降低壓損
            ● 專利的‘節點盤技術’使得測量不受過程條件影響
            ● zui高耐壓可到 180 barg
            ● 高達150 barg 的二級壓力保護腔體,為油氣化工行業提供zui高安全性
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