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三暢創新研發儀表、助力工業自動化升級

幾種石化流量計技術應用中的優缺點詳解

來源: 作者: 發布日期:2020-05-16

        為了成功地運輸和提煉原油,通常需要大量的添加劑。這些范圍從簡單的表面活性劑到復雜的混合水垢和腐蝕抑制劑。對于整個精煉過程至關重要,這些化學藥品在高壓下少量注入。因此,重要的是要仔細監視它們在任何過程中的添加情況,通常非常好使用石化流量計完成此操作。

 
       石化添加劑注入液的密度和粘度各不相同,任何安裝在工廠中的石化流量計都應能夠管理廣泛的化學和物理特性。流量測量解決方案的選擇仍然非常狹窄,因為只有少數幾種技術可以提供令人滿意的測量分辨率。
 
       常規地,對于石化流量計,添加劑注入流體,正排量流量計一直是選裝件。這些石化流量計通常很小,并且在它們的運動部件之間有緊密的間隙。小尺寸有助于實現高壓額定值,但由于制造公差嚴格,因此容易受到污染,這可能會阻止有效運行或使儀表完全停止工作–非常好的情況是不便,但如果儀表很昂貴安裝在海底。
 
       沒有活動部件的非侵入式石化流量計是非常優選的選擇。但是,它們也是非常昂貴的。本文回顧了此應用程序中當前使用的一些流量計技術,并期待著開發領域的非常新進展。
 
旋轉活塞石油化工流量計
石化流量計–旋轉流量計
 
       旋轉活塞式流量計包含一個圓形腔,該圓形腔在圓盤內“旋轉”。每次旋轉都會排出已知量的流體。當主軸在中央凸臺上循環時,實際的活塞運動可以稱為“點頭”,因為圓形元件僅描述了由圓形主軸軌跡和線性分頻器限制的振蕩,該振蕩使活塞以“圓周”運動滑動在一個圓形的房間里。
 
       固定體積的流體從入口到出口都在活塞內部和外部傳輸。旋轉活塞式流量計制造商應謹慎選擇具有低摩擦系數和有限滑動面積的材料。除了提高流量計的線性度之外,這些技術還擴展了操作范圍。根據定義,這些是典型的低分辨率儀表。它們的中心主軸通常只有一個磁鐵,但是某些設備將具有多個呈橢圓形的磁鐵,以提高儀表的分辨率。不幸的是,石化添加劑注入流體的計量意味著旋轉活塞流量計對磨損和污染極為敏感,并且具有許多滑動表面。
 
石化流量計:正齒輪和橢圓齒輪流量計
 
       盡管這兩種齒輪表在表面上是相同的,但它們的操作方式卻大不相同。通常,標準齒輪流量計的幾個非常大的齒輪齒嚙合在一個腔室內,在所有表面上都有緊密的間隙。由于齒本身沿其長度形成密封,因此唯一可能的泄漏路徑是圍繞嚙合齒的外側到腔室壁。齒輪之間的壓力不平衡會導致齒輪旋轉,從而使流體體積大約等于一個齒輪齒的體積。通常使用傳感器來計數每個牙齒的通過次數,從而產生高分辨率的脈沖序列。
 
正齒輪和橢圓齒輪石化流量計
 
       橢圓齒輪流量計的工作原理完全不同。卵形齒輪流量計中的齒仍用于驅動齒輪和密封中心路徑,但差動力不是由凸角上的齒輪齒的形狀產生的,而是由橢圓形的齒輪產生的。來自不同制造商的橢圓齒輪流量計根據流量需求和目標應用的分辨率提供了各種橢圓形齒輪。與標準齒輪表相比,通過使用橢圓形可以產生更大的驅動壓力,從而產生更低的壓降和更大的流量范圍。
 
       這還允許使用粘度較低的液體對儀表進行適當的操作。排量是橢圓形的乘積,而不是上方深藍色所示的齒輪輪廓。通常,傳感器是磁性的,并且在齒輪的表面具有檢測器。盡管分辨率低于標準齒輪表,但有時可以集成多個磁體。
 
螺旋石化流量計
 
螺旋石化流量計
 
       螺旋流量計使用一對斜齒輪,就像兩個阿基米德螺釘相互嚙合一樣。因此,腔室的橫截面類似于八字形。兩個轉子沿其長度“嚙合”,并在一端使用一對普通齒輪同步。當流體向下流過腔室時,它使齒輪旋轉。這些設備非常精確,并且由于檢測到嚙合齒輪上發生的運動而提供了高分辨率。但是,它們對污染很敏感。
 
熱石化流量計
 
熱石化流量計
 
科里奧利石化流量計
 
       科里奧利石化流量計仍然使用活動部件,但僅在流動管的外部且僅在幾分鐘內使用。他們利用這樣的事實:如果一個充滿運動流體的管子振動,它將對流體的運動產生反作用,該反作用力與在管子中流動的流體的質量成正比。流動越快,反應越大。由于科里奧利儀表可以檢測質量流量的反應,因此它們本質上就是質量流量計,可以同時測量密度和體積。這就像試圖將陀螺儀旋轉到旋轉軸90°一樣,在此旋轉中外力將對施加的力產生90°的反作用。這種流量計非常靈敏,即使有一些污染物也能非常精確地計量非常低的流量,但是,它們通常也相對昂貴。
 
科里奧利石化流量計
 
超聲波石化流量計
 
       超聲波流量計尚未以實質性方式加入石化低流量計量工具的寶庫,但目前正在開發可同時處理流量和極高壓力的極低流量高壓產品。超聲波流量計顯示出非常有前途的前景,因為其制造成本應比所追求的科里奧利流量計低得多的安裝成本,盡管沒有總是需要的質量流量和密度輸出。
 
       這將是飛行設備的首選時間,因為多普勒變速表不太可能達到所需的性能。簡單,直通的結構具有高壓能力而無需以合理的價格移動零件的前景可能會導致這種原理的儀表可用于這些低流量應用。
 
超聲波石化流量計
 
結論
 
       由于上述石化流量計技術中的每一種都有其自身的優點和缺點,因此選擇將極大地取決于個人經驗和財務限制。旋轉活塞流量計具有大量滑動表面,非常容易受到污染和磨損。標準齒輪流量計具有較高的壓降,需要完全潤滑的流體。盡管橢圓齒輪流量計的分辨率相對較低,但在24小時內消耗和控制液體至關重要的情況下,這可能不是問題。
 
       與其他齒輪流量計相比,螺旋流量計體積大,價格昂貴,并且需要潤滑液。盡管精度高,但熱量表的用途并不廣泛,因為它們通常僅針對要計量的流體進行設置。科里奧利流量計,顯然是添加劑注入的靈丹妙藥,價格昂貴得令人望而卻步,從而影響了流量計的選擇。
 
       可以相信,超聲波計量的未來發展將以可接受的性能和可接受的價格彌合差距。超聲波流量計無疑將成為低流量計量設備的一個受歡迎的補充。

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