Hướng dẫn lựa chọn lưu lượng kế urê lỏng và nóng chảy

Việc đo lưu lượng urê chính xác là một yêu cầu thiết yếu, nhưng thường bị đánh giá thấp, trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Từ việc đảm bảo liều lượng tối ưu dung dịch xử lý khí thải diesel (DEF/AdBlue) trong xe cộ đến việc kiểm soát lưu lượng urê nóng chảy trong sản xuất phân bón và quản lý ứng dụng nông nghiệp chính xác, việc xác định đúng lưu lượng ảnh hưởng đến hiệu quả, sự tuân thủ, chi phí và chất lượng sản phẩm. Các trạng thái khác nhau của urê, chủ yếu là dung dịch lỏng như DEF hoặc urê nóng chảy, đặt ra những thách thức đo lường riêng biệt. Việc lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng urê phù hợp không phải là một quyết định áp dụng cho tất cả mọi trường hợp. Nó phụ thuộc vào trạng thái cụ thể của urê, điều kiện quy trình, ngân sách và yêu cầu về độ chính xác. Hướng dẫn này sẽ khám phá các công nghệ hàng đầu để đo lưu lượng urê đáng tin cậy từ Silver Automation Instruments ( silverinstruments.com ), giúp bạn đưa ra lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng sáng suốt.

Việc đo lưu lượng urê chính xác rất quan trọng đối với việc định lượng, tuân thủ quy định và hiệu quả của quy trình.

Thách thức trong việc đo lưu lượng urê là gì?

Urê (CO(NH₂)₂) được sử dụng trong công nghiệp dưới hai dạng chính, và mỗi dạng đòi hỏi một phương pháp đo lưu lượng khác nhau.

Dung dịch urê lỏng

Urê lỏng chủ yếu là dung dịch nước. DEF/AdBlue là dung dịch urê tinh khiết cao 32,5% trong nước khử ion, rất quan trọng cho hệ thống khử xúc tác chọn lọc (SCR) trong động cơ diesel được sử dụng trong xe tải, ô tô, thiết bị xây dựng và tàu thuyền. UREA-32 và UREA-40 là các dung dịch tương tự được sử dụng trong nông nghiệp và các quy trình công nghiệp.

Đặc điểm chính: dẫn điện do hàm lượng ion, độ nhớt tương đối thấp, dễ kết tinh nếu cô đặc hoặc đông lạnh, và cần đảm bảo tính tương thích vật liệu cẩn thận với các loại thép không gỉ cụ thể.

Urê nóng chảy

Urê nóng chảy là urê nguyên chất được đun nóng trên điểm nóng chảy của nó, khoảng 133°C (271°F), thường được xử lý ở nhiệt độ từ 135°C đến 150°C (275 đến 305°F) trong các nhà máy sản xuất phân bón dạng hạt.

Các đặc điểm chính: độ nhớt rất cao khi nguội, đông đặc nhanh dưới điểm nóng chảy, ăn mòn ở nhiệt độ cao và cần gia nhiệt liên tục, bằng phương pháp gia nhiệt bằng hơi nước hoặc lớp vỏ bọc, trong toàn bộ hệ thống, bao gồm cả chính đồng hồ đo lưu lượng.

Những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc lựa chọn lưu lượng kế urê?

• Tình trạng: dung dịch lỏng như UREA-32 hoặc UREA-40, hoặc urê nóng chảy
• Nhiệt độ: so sánh nhiệt độ môi trường xung quanh với nhiệt độ cao đối với urê nóng chảy.
• Độ dẫn điện:cao đối với dung dịch lỏng, rất thấp đối với urê nóng chảy.
• Độ nhớt:Nồng độ thấp đối với DEF, rất cao nếu urê nóng chảy nguội đi.
• Yêu cầu về độ chính xác:So sánh giữa giám sát quy trình cơ bản và việc phân lô hoặc định lượng chính xác.
• Hồ sơ dòng chảy:dòng chảy liên tục so với dòng chảy xung hoặc theo mẻ
• Sự hiện diện của chất rắn hoặc không khí:nguy cơ kết tinh hoặc không khí bị cuốn vào
• Kích thước đường ống và phạm vi lưu lượng:nhiệt độ hoạt động và áp suất hoạt động
• Ngân sách: Các loại đồng hồ đo lưu lượng khác nhau phù hợp với các ngân sách khác nhau.

Hãy xác nhận lại tất cả các thông số kỹ thuật nêu trên và gửi chúng đến Silver Automation Instruments ( sales@silverinstruments.com ). Các kỹ sư của chúng tôi sẽ giúp bạn lựa chọn lưu lượng kế urê phù hợp cho ứng dụng của bạn.

Hãy xác nhận các thông số kỹ thuật trước khi chọn đồng hồ đo lưu lượng urê phù hợp.

Các công nghệ đo lưu lượng urê hàng đầu: Khả năng và ứng dụng

Dựa trên các đặc tính của urê được mô tả ở trên, ba công nghệ đo lưu lượng nổi bật lên như những giải pháp đo lưu lượng chính.

1. Đồng hồ đo lưu lượng khối Coriolis: Nhà vô địch về độ chính xác cao

Lưu lượng kế Coriolis có áo gia nhiệt để ngăn urê nóng chảy đông đặc.

Nguyên lý: Đo lưu lượng khối trực tiếp bằng cách phát hiện lực Coriolis tác động lên các ống rung khi chất lỏng chảy qua chúng, đồng thời đo mật độ và nhiệt độ.

Nguyên lý hoạt động của lưu lượng kế Coriolis

Thích hợp cho: cả dung dịch urê lỏng (DEF/AdBlue) và urê nóng chảy. Đây là tiêu chuẩn vàng cho việc đo lưu lượng urê đòi hỏi độ chính xác cao nhất. Khi đo urê nóng chảy, Silver Automation Instruments có thể cung cấp các đồng hồ đo lưu lượng khối lượng có vỏ gia nhiệt được chế tạo dành riêng cho nhiệm vụ này.

Ưu điểm chính

1. Phương pháp đo lưu lượng khối trực tiếp loại bỏ nhu cầu sử dụng các cảm biến nhiệt độ và áp suất riêng biệt cũng như các phép tính phức tạp về lưu lượng khối urê, một lợi thế quan trọng khi cần cân bằng khối lượng, ví dụ như trong các phản ứng hóa học hoặc định lượng chính xác.
2. Độ chính xác vượt trội, thường là ±0,1% đến ±0,2% giá trị đo đối với lưu lượng khối, vượt xa hầu hết các công nghệ đo lưu lượng khác.
3. Độ chính xác hầu như không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi về độ nhớt, mật độ, nhiệt độ, áp suất hoặc độ dẫn điện, do đó máy đo xử lý quá trình chuyển đổi từ urê nóng chảy sang trạng thái đông đặc mà không làm mất đi kết quả đo, mặc dù ngăn chặn quá trình chuyển đổi đó vẫn là kết quả tốt hơn.
4. Thông số đa tham số cung cấp lưu lượng khối lượng urê, mật độ và nhiệt độ, và thường cả lưu lượng thể tích được suy ra từ các thông số này. Các chỉ số mật độ có thể được sử dụng để theo dõi nồng độ dung dịch hoặc phát hiện các bất thường.

5. Không phụ thuộc vào cấu hình dòng chảy: đồng hồ đo không nhạy cảm với cấu hình đường ống phía thượng nguồn và hạ nguồn, do đó không cần đoạn đường ống thẳng nào trước hoặc sau đồng hồ đo lưu lượng.

   

Không cần đường ống thẳng trước và sau đồng hồ đo lưu lượng khối lượng urê.

Những điều cần cân nhắc khi lựa chọn lưu lượng kế khối Coriolis cho urê

• Chi phí ban đầu cao hơn: thường là lựa chọn đắt nhất về chi phí trả trước.
• Độ giảm áp suất có thể cao hơn so với một số loại đồng hồ đo khác tùy thuộc vào thiết kế ống, vì vậy bạn có thể tham khảo ý kiến ​​chuyên gia.Dụng cụ tự động hóa SilverĐể có được biểu đồ tổn thất áp suất trước khi đặt hàng.
• Yêu cầu về urê nóng chảy: đồng hồ đo phải được trang bị hệ thống gia nhiệt bằng hơi nước chủ động hoặc...áo khoác sưởiĐể giữ cho urê luôn ở nhiệt độ cao hơn điểm nóng chảy trong toàn bộ thân đồng hồ và các ống dẫn. Chỉ cách nhiệt thôi là chưa đủ.
• Các ứng dụng của urê trong định lượng: hệ thống định lượng DEF độ chính xác cao, đặc biệt trong sản xuất và đóng gói, kiểm soát dòng chảy urê nóng chảy quan trọng trong các nhà máy phân bón, hệ thống phụ gia theo lô nhỏ, chuyển giao dung dịch urê và bất kỳ ứng dụng nào đòi hỏi độ chính xác cao nhất về lưu lượng khối lượng.

2. Đồng hồ đo lưu lượng điện từ (Magmeter): Chuyên gia về DEF/AdBlue

Lưu lượng kế điện từ dùng để đo dung dịch urê.

Nguyên lý: Sử dụng định luật cảm ứng điện từ Faraday. Một từ trường được đặt vào ống đo lưu lượng, và các điện cực đo điện áp cảm ứng bởi chất lỏng dẫn điện chuyển động trong từ trường đó. Điện áp tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy.

Thích hợp cho: dung dịch urê lỏng dẫn điện, đặc biệt là DEF/AdBlue, UREA-32 và UREA-40. Không thích hợp cho nước tinh khiết, chất lỏng không dẫn điện hoặc urê nóng chảy.

Ưu điểm chính

1. Không có bộ phận chuyển động đồng nghĩa với việc giảm thiểu hao mòn, dẫn đến chi phí bảo trì dài hạn thấp hơn. Điều này rất lý tưởng cho các chất lỏng sạch như DEF.

Cảm biến lưu lượng toàn đường kính với đường dẫn dòng chảy không bị cản trở

2. Thiết kế cảm biến lưu lượng toàn đường kính với đường dẫn dòng chảy không bị cản trở giúp loại bỏ hoàn toàn sự sụt giảm áp suất do chính cảm biến gây ra, và thiết kế này cũng xử lý tốt các chất lỏng dạng sệt, mặc dù điều đó không điển hình đối với dung dịch DEF nguyên chất.
3. Phạm vi kích thước đa dạng: công nghệ này có thể mở rộng quy mô một cách kinh tế từ các đường ống nhỏ đến các đường ống rất lớn. Bảng dưới đây liệt kê các kích thước lưu lượng kế từ tính thường được sử dụng cùng với phạm vi lưu lượng urê tương ứng.

Kích thước thông dụng của lưu lượng kế điện từ và phạm vi lưu lượng urê tương ứng.

4. Độ chính xác tốt: thông thường ±0,5% so với nồng độ của dung dịch urê dẫn điện.
5. Hiệu quả về chi phí cho các đường ống lớn: thường là lựa chọn kinh tế nhất cho các đường ống có đường kính lớn hơn dùng cho các giải pháp dẫn điện, chẳng hạn nhưĐồng hồ đo lưu lượng 3 inchDành cho urê, hoặc đồng hồ đo lưu lượng urê 2 inch.
6. Lựa chọn vật liệu: Các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng của lưu lượng kế điện từ dùng cho dung dịch urê thường sử dụng lớp lót Teflon và điện cực titan. Dung dịch urê có tính ăn mòn nhẹ và kiềm, và vật liệu lót PTFE rất phù hợp với chất lỏng ăn mòn. Kim loại titan cũng rất phù hợp với chất lỏng kiềm như urê và nước biển.

Những điều cần cân nhắc

• Yêu cầu độ dẫn điện: chất lỏng phải có độ dẫn điện đủ cao, điều mà DEF/AdBlue đáp ứng dễ dàng. Máy đo không thể đo nước tinh khiết, dầu, khí hoặc urê nóng chảy.
• Chỉ đo lưu lượng thể tích: đồng hồ đo tốc độ lưu lượng thể tích. Cần đo thêm mật độ, và thường cả nhiệt độ và áp suất, để xác định lưu lượng khối lượng.
• Cần đảm bảo đường ống luôn đầy: đường ống phải luôn đầy urê để đo lường chính xác.
• Nối đất: Việc lắp đặt và nối đất đúng cách rất quan trọng để đảm bảo tín hiệu ổn định và chính xác.
• Ứng dụng đo lưu lượng urê: là lựa chọn hàng đầu để đo lưu lượng AdBlue/DEF trong hệ thống SCR trên xe cộ và động cơ tĩnh, hệ thống chuyển và phân phối DEF, hệ thống ứng dụng dung dịch urê quy mô lớn trong nông nghiệp và các dây chuyền công nghiệp sử dụng dung dịch urê dẫn điện. Về cơ bản, đây là thiết bị đo được ưa chuộng nhất cho các dung dịch urê dạng lỏng.

3. Đồng hồ đo lưu lượng bánh răng hình bầu dục: Chuyên gia cho lưu lượng chất lỏng có độ nhớt cao và sản xuất theo mẻ nhỏ.

Lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục dùng để đo lưu lượng urê.

Nguyên lý: Lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục là một loại lưu lượng kế thể tích dịch chuyển dương. Dòng chảy urê làm quay hai bánh răng hình bầu dục được gia công chính xác bên trong một buồng. Mỗi vòng quay làm dịch chuyển một thể tích chất lỏng cố định, được đếm bằng điện tử.

Nguyên lý hoạt động của lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục trong đo lưu lượng urê.

Thích hợp cho: chất lỏng có độ nhớt cao, urê nóng chảy, hoặc các ứng dụng dòng chảy nhỏ và dòng chảy xung nhịp mà các loại đồng hồ đo khác có thể gặp khó khăn, chẳng hạn như với lưu lượng 50 ml/phút hoặc 100 ccm.

Ưu điểm chính

• Hoạt động xuất sắc với chất lỏng có độ nhớt cao: đồng hồ duy trì độ chính xác cao ngay cả với các chất lỏng đặc như urê nóng chảy đã nguội hoặc dung dịch đậm đặc.
• Độ chính xác cao ở lưu lượng thấp, đặc biệt phù hợp với tốc độ dòng chảy rất thấp và phân phối theo mẻ nhỏ, nơi độ chính xác là yếu tố then chốt.
• Thích hợp cho dòng chảy xung: nó xử lý hiệu quả tính chất khởi động-dừng của các hệ thống định lượng hoặc phân phối theo mẻ.
• Phương pháp đo thể tích trực tiếp cung cấp kết quả thể tích chính xác trên mỗi vòng quay, và nguyên lý cơ bản tương đối dễ hiểu.

Những điều cần cân nhắc

• Các bộ phận chuyển động: bánh răng dễ bị mài mòn, đặc biệt là khi tiếp xúc với chất lỏng có tính mài mòn hoặc khi có các hạt rắn, chẳng hạn như urê kết tinh. Điều này đòi hỏi bảo trì thường xuyên hơn so với lưu lượng kế Coriolis hoặc lưu lượng kế từ tính.
• Độ nhạy cảm với chất gây ô nhiễm: các hạt có thể làm kẹt hoặc làm hỏng bánh răng, do đó việc lọc ở khâu đầu vào thường rất cần thiết. Đồng hồ đo này không lý tưởng cho các chất lỏng dễ kết tinh trừ khi các điều kiện được kiểm soát chặt chẽ.
• Giảm áp suất: nguyên lý dịch chuyển cơ học gây ra sự giảm áp suất.
• Chi phí đồng hồ đo lưu lượng: cấu tạo bằng thép không gỉ chất lượng cao, cần thiết cho khả năng tương thích với urê, khiến các đồng hồ này tương đối đắt tiền so với kích thước của chúng ở các đường kính lớn hơn như 3 hoặc 4 inch.

Lưu lượng kế kiểu thể tích dương cỡ nhỏ, độ chính xác cao, dùng để đo lưu lượng ở quy mô nhỏ.

Các ứng dụng của hệ thống dẫn dòng urê: định lượng chính xác cao các dung dịch urê hoặc phụ gia ở quy mô nhỏ, hệ thống định lượng sản phẩm gốc urê, xử lý các chất cô đặc urê có độ nhớt cao, và dẫn dòng urê nóng chảy trong các đường ống nhỏ hơn khi được trang bị áo gia nhiệt chủ động mạnh mẽ.

Lựa chọn lưu lượng kế urê phù hợp: Công nghệ phù hợp với ứng dụng

Việc lựa chọn lưu lượng kế urê tối ưu phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của quy trình sản xuất. Hãy sử dụng bảng dưới đây như một hướng dẫn tham khảo nhanh.

Những yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn cảm biến lưu lượng urê

Nên cân nhắc sử dụng lưu lượng kế bằng vật liệu thép không gỉ để đo urê.

Khả năng tương thích vật liệu của cảm biến lưu lượng

Urê, đặc biệt là ở nhiệt độ cao và ở dạng nóng chảy, có thể gây ăn mòn. Hãy chỉ định các đồng hồ đo được chế tạo bằng thép không gỉ tương thích với urê, chẳng hạn như 316L hoặc 904L, hoặc titan. Cũng cần kiểm tra vật liệu làm kín, vì FFKM/Kalrez thường được ưa chuộng cho urê nóng.

Kiểm soát nhiệt độ là yếu tố tối quan trọng đối với urê nóng chảy.

Điều này vô cùng quan trọng. Bất kỳ đồng hồ đo nào dùng cho urê nóng chảy đều phải có hệ thống gia nhiệt chủ động tích hợp, có thể là áo khoác hơi nước hoặc gia nhiệt bằng điện trở với bộ điều khiển, cùng với lớp cách nhiệt toàn diện. Chỉ một điểm lạnh cũng có thể gây đông đặc, làm tắc nghẽn đường ống và có khả năng làm hỏng đồng hồ đo lưu lượng.

Lắp đặt

Hãy tuân thủ nghiêm ngặt hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất đối với các đoạn ống thẳng, điều này rất quan trọng đối với đồng hồ đo lưu lượng từ tính, việc nối đất cho đồng hồ đo lưu lượng từ tính và việc cách ly rung động cho đồng hồ đo lưu lượng Coriolis.

Hiệu chuẩn và kiểm định lưu lượng kế

Thiết lập lịch hiệu chuẩn định kỳ có thể truy vết đến các tiêu chuẩn được công nhận. Cân nhắc các phương pháp xác minh tại chỗ khi có thể, đặc biệt đối với các ứng dụng quan trọng như định lượng DEF hoặc chuyển giao quyền sở hữu.

Tương lai của việc đo lưu lượng urê

Mặc dù hiện nay các loại đồng hồ đo lưu lượng Coriolis, đồng hồ đo lưu lượng điện từ và đồng hồ đo lưu lượng bánh răng hình bầu dục đang chiếm ưu thế, công nghệ này vẫn không ngừng phát triển. Việc ứng dụng rộng rãi hơn các loại đồng hồ đo siêu âm kẹp ngoài có thể sẽ diễn ra đối với việc đo lưu lượng không xâm lấn cụ thể trên các đường ống dẫn dung dịch urê lớn hơn, mặc dù độ chính xác và yêu cầu về điều kiện đường ống vẫn còn là một thách thức.

Việc tích hợp với các nền tảng IoT công nghiệp (IIoT) để giám sát thời gian thực, bảo trì dự đoán, đặc biệt là đối với đồng hồ đo bánh răng hình bầu dục, và chẩn đoán từ xa đang ngày càng trở nên có giá trị trong việc tối ưu hóa việc sử dụng urê và hiệu quả quy trình.

Phương pháp đo lưu lượng không tiếp xúc có thể trở thành xu hướng ngày càng phổ biến.

Vì sao việc đo lưu lượng urê chính xác mang lại hiệu quả?

Việc đo lưu lượng urê chính xác không chỉ đơn thuần là theo dõi một con số. Nó là yếu tố cơ bản đối với hiệu quả hoạt động, chất lượng sản phẩm, đáp ứng các quy định về khí thải thông qua việc định lượng DEF chính xác và giảm thiểu lãng phí trong các quy trình hóa học quan trọng. Hiểu rõ các đặc tính riêng biệt của dòng urê, cho dù đó là dung dịch AdBlue dẫn điện hay urê nóng chảy đòi hỏi khắt khe, là bước đầu tiên.

Bằng cách kết hợp những ưu điểm của đồng hồ đo lưu lượng khối Coriolis về độ chính xác và tính linh hoạt, đồng hồ đo lưu lượng điện từ về chi phí để đo DEF và đồng hồ đo lưu lượng bánh răng hình bầu dục về độ nhớt và định lượng theo mẻ cho ứng dụng cụ thể của bạn, đồng thời giải quyết vấn đề tương thích vật liệu và nhu cầu gia nhiệt của urê nóng chảy, bạn sẽ có được khả năng giám sát lưu lượng đáng tin cậy, chính xác và tiết kiệm chi phí. Đầu tư vào công nghệ đồng hồ đo lưu lượng urê phù hợp sẽ mang lại lợi ích thực sự trong việc kiểm soát quy trình, tuân thủ quy định và hiệu suất hoạt động tổng thể.