Đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt cho nguồn cấp khí đốt tự nhiên

Cả đồng hồ đo kiểu xoáy (Silver STLU) và kiểu tuabin khí (Silver SGW) đều là những lựa chọn khả thi ở kích thước đường ống và áp suất này, nhưng cả hai đều đo lưu lượng thể tích thực tế ở điều kiện đường ống và yêu cầu bù nhiệt độ và áp suất bên ngoài để xuất ra Nm3/h.

Tại sao nên sử dụng phương pháp đo lưu lượng khối nhiệt cho lò hơi khí tự nhiên?

Việc đo lưu lượng khí tự nhiên để điều khiển quá trình đốt cháy trong lò hơi phụ thuộc vào một yêu cầu: bạn cần biết lượng khí thực tế đang được đốt cháy, trong điều kiện tiêu chuẩn, tại bất kỳ thời điểm nào. Hệ thống điều khiển lò hơi hoạt động theo đơn vị Nm3/h hoặc SCFH, chứ không phải theo mét khối thực tế ở áp suất đường ống. Đây là lý do tại sao đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt có ưu thế thực tiễn hơn so với các công nghệ khác.

Máy đo lưu lượng khối nhiệt đo lưu lượng khí bằng cách phát hiện sự truyền nhiệt từ phần tử cảm biến được nung nóng đến dòng khí. Tốc độ lưu lượng khối tỷ lệ thuận với lượng nhiệt được mang đi. Kết quả đầu ra đã được biểu thị bằng đơn vị khối lượng hoặc thể tích tiêu chuẩn. Không cần bộ truyền áp suất bên ngoài, không cần bộ truyền nhiệt độ, không cần máy tính đo lưu lượng thực hiện hiệu chỉnh mật độ theo thời gian thực. Máy đo tự thực hiện tất cả các bước này.

Ở áp suất hoạt động 2,2 bar và lưu lượng 190-250 Nm3/h qua ống DN100, ứng dụng này nằm trong phạm vi hoạt động của một lưu lượng kế khối nhiệt kiểu chèn hoặc kiểu inline tiêu chuẩn. Vận tốc thực tế trong ống ở điều kiện này xấp xỉ 3,5 đến 4,5 m/s, nằm trong phạm vi đo được và cho tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt trên cảm biến.

Đối với các nhà vận hành lò hơi ở Brazil và khắp khu vực Mỹ Latinh, khả năng ghi nhật ký tiêu thụ khí trực tiếp bằng Nm3/h thông qua Modbus RS485 vào hệ thống SCADA hoặc BMS giúp đơn giản hóa quá trình vận hành và kiểm toán năng lượng định kỳ. Không cần phải áp dụng các hệ số hiệu chỉnh trong logic hệ thống điều khiển.

Thông số kỹ thuật: Cấp khí đốt cho lò hơi

So sánh ba chiều: Khối lượng nhiệt so với xoáy so với tuabin khí

Có ba công nghệ thường xuyên được sử dụng để đo lưu lượng khí đốt tự nhiên cho nồi hơi ở mức DN100. Cả ba đều hoạt động ở áp suất 2,2 bar và lưu lượng 190-250 Nm3/h. Sự khác biệt nằm ở đơn vị đo công suất, độ phức tạp khi lắp đặt và yêu cầu bảo trì dài hạn.

Đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt Silver SRK-100 (Khuyến nghị)

SRK-100 xuất dữ liệu trực tiếp theo Nm3/h hoặc kg/h. Đối với ứng dụng lò hơi, nơi hệ thống điều khiển hoặc nền tảng giám sát năng lượng yêu cầu lưu lượng thể tích tiêu chuẩn, điều này rất quan trọng. Không cần thiết bị đo riêng biệt. Chỉ cần một dây cáp đến đầu vào 4-20 mA, một dây RS485 đến mạng Modbus, thế là xong.

Ở áp suất 2,2 bar và nhiệt độ môi trường, mật độ khí xấp xỉ 0,93 kg/Nm3 đối với khí tự nhiên trong đường ống. Thiết bị SRK-100 được hiệu chuẩn tại nhà máy theo điều kiện tham chiếu của khách hàng. Nếu thành phần hoặc áp suất khí thay đổi đáng kể, cần phải hiệu chuẩn lại hoặc sử dụng hệ số hiệu chỉnh, nhưng đối với việc cung cấp khí đốt ổn định cho lò hơi nhà máy, điều này hiếm khi là vấn đề.

Không có bộ phận chuyển động. Độ sụt áp ở DN100 và 250 Nm3/h nhỏ hơn 0,05 bar. Trong đường ống dẫn khí áp suất thấp ở 2,2 bar, con số này là không đáng kể. SRK-100 hỗ trợ 4-20 mA và RS485 Modbus RTU trên 24 Vdc, hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu của dự án.

Đồng hồ đo lưu lượng xoáy Silver STLU (Phương án 1)

Hạn chế nằm ở đầu ra phép đo. STLU đo lưu lượng thể tích thực tế ở điều kiện đường ống, chứ không phải lưu lượng tiêu chuẩn. Việc chuyển đổi sang Nm3/h yêu cầu phải liên tục biết áp suất và nhiệt độ khí thực tế. Điều đó có nghĩa là phải thêm một bộ truyền áp suất và một phần tử nhiệt độ, sau đó chọn mô hình xoáy với tính năng bù áp suất/nhiệt độ tích hợp hoặc thực hiện tính toán trong PLC. Đối với một ứng dụng đo lưu lượng nồi hơi đơn giản, nơi khách hàng muốn có giá trị Nm3/h trực tiếp trên mạng Modbus, điều này sẽ làm tăng chi phí thiết kế và đấu dây tại hiện trường.

Ưu điểm của STLU là độ ổn định hiệu chuẩn lâu dài. Đồng hồ đo xoáy đếm tần suất tạo xoáy và không bị sai lệch như cảm biến nhiệt sau nhiều năm hoạt động trong môi trường nhiều bụi hoặc có thành phần khí thay đổi. Đối với việc đo lường phục vụ mục đích thương mại hoặc các ứng dụng yêu cầu hiệu chuẩn lại không thường xuyên, STLU với tính năng bù nhiệt độ/áp suất tích hợp là lựa chọn đáng tin cậy hơn.

Đồng hồ đo lưu lượng tuabin khí Silver SGW (Phương án 2)

Tương tự như phương pháp đo xoáy, SGW đo lưu lượng thể tích thực tế. Tín hiệu đầu ra là tần số xung tỷ lệ thuận với thể tích thực tế trong điều kiện đường ống. Việc chuyển đổi sang Nm3/h yêu cầu máy tính đo lưu lượng hoặc bộ bù nhiệt độ/áp suất được tích hợp trong bộ truyền tín hiệu. Đây là thông lệ tiêu chuẩn trong các ứng dụng chuyển giao khí đốt, nơi đồng hồ đo kiểu tuabin là công nghệ chiếm ưu thế trên toàn cầu.

Vấn đề cần lưu ý khi bảo trì đồng hồ đo lưu lượng kiểu tuabin là rôto. Khí tự nhiên nhìn chung là môi chất sạch, khô và tuổi thọ ổ trục rôto khá dài, nhưng không phải là bằng không. Bất kỳ tạp chất nào trong nguồn cung cấp khí đều làm tăng tốc độ mài mòn ổ trục. Đối với đường ống dẫn khí tiện ích của nhà máy được lọc và làm khô đáng tin cậy ở đầu vào, điều này không phải là vấn đề đáng lo ngại thực tế. Tuy nhiên, cần lưu ý điều này cùng với các lựa chọn khối lượng nhiệt và xoáy, vốn không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào.

Đối với ứng dụng cấp nước nồi hơi ở áp suất 2,2 bar và phạm vi lưu lượng tương đối hẹp từ 190-250 Nm3/h, SGW về mặt kỹ thuật là có khả năng nhưng lại làm tăng thêm độ phức tạp (máy tính lưu lượng hoặc bù áp suất/nhiệt độ) mà không cần thiết khi SRK-100 cung cấp trực tiếp công suất cần thiết. SGW sẽ phát huy hiệu quả hơn trong các ứng dụng cần độ chính xác về mặt tài chính ở áp suất cao hơn hoặc phạm vi điều chỉnh rộng hơn.

Những lưu ý khi lắp đặt đường ống dẫn khí DN100

Các đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt cho khí yêu cầu đoạn ống thẳng tối thiểu ở phía trước và phía sau cảm biến. Đối với đồng hồ đo kiểu lắp đặt trực tiếp ở đường kính DN100, yêu cầu điển hình là từ 10 đến 15 đường kính ống ở phía trước và 5 đường kính ống ở phía sau, không có khuỷu, van và bộ giảm đường kính. Đối với việc lắp đặt tại nhà máy Fazenda Rio Grande, điều này cần được tính đến trong sơ đồ bố trí đường ống ngay từ giai đoạn thiết kế kỹ thuật.

Các loại đồng hồ đo khối lượng nhiệt kiểu lắp đặt cũng có sẵn ở kích thước DN100. Chúng được lắp đặt thông qua một kết nối quy trình duy nhất (khớp nối nén hoặc van bi cách ly), cho phép khoan nóng và tháo gỡ mà không cần đóng đường dẫn khí. Đối với các hệ thống lắp đặt mới mà đường ống sẽ được đóng lại để vận hành thử, đồng hồ đo kiểu lắp đặt trực tiếp sẽ chính xác hơn. Đối với các đường ống hiện có mà việc tiếp cận bị hạn chế, kiểu lắp đặt là một giải pháp thay thế thiết thực.

Ở áp suất 2,2 bar, đường dẫn khí có áp suất thấp và không yêu cầu các kết nối quy trình áp suất cao. Các kết nối mặt bích hoặc ren tiêu chuẩn là phù hợp. Hãy xác nhận tiêu chuẩn mặt bích với nhóm kỹ sư dự án, vì các dự án công nghiệp của Brazil thường sử dụng ANSI 150 lb hoặc DIN PN16 tùy thuộc vào nguồn gốc của thông số kỹ thuật đường ống.

Đối với đấu dây RS485 Modbus RTU, hãy sử dụng cáp xoắn đôi có vỏ bọc (Belden 9841 hoặc tương đương) và giới hạn đoạn dây ở mức 1200 m mà không cần bộ khuếch đại. Ngõ ra 4-20 mA có thể được kết nối đồng thời với card đầu vào analog DCS hoặc BMS gần nhất.

Đo lưu lượng khí đốt tự nhiên cho lò hơi công nghiệp: Những sai lầm mà các kỹ sư thường mắc phải

Chúng tôi thường xuyên thấy điều này tại các công trình của khách hàng. Bản đặc tả dự án ghi rõ 'đồng hồ đo lưu lượng khí, DN100, 4-20 mA'. Thiết bị được lắp đặt. Quá trình vận hành thử nghiệm diễn ra. Sau đó, kỹ sư điều khiển nhận ra tín hiệu 4-20 mA thực tế là m³/h, chứ không phải Nm³/h, trong khi hệ thống quản lý lò hơi lại mong đợi lưu lượng tiêu chuẩn. Ai đó phải thêm hệ số hiệu chỉnh mật độ vào mạch logic PLC, và hệ số này cần được cập nhật nếu áp suất cung cấp thay đổi.

Việc xác định cơ sở đo ngay từ đầu, Nm3/h hoặc kg/h ở điều kiện tham chiếu xác định (thường là 0 độ C, 101,325 kPa đối với tiêu chuẩn công nghiệp Brazil, hoặc 15 độ C, 101,325 kPa đối với một số hợp đồng cung cấp khí đốt), sẽ ngăn ngừa vấn đề này. Một lưu lượng kế khối lượng nhiệt được cấu hình theo điều kiện tham chiếu chính xác sẽ cho ra kết quả đúng đơn vị ngay từ đầu.

Một vấn đề phổ biến khác là bỏ qua sự biến đổi thành phần khí. Khí tự nhiên đường ống ở Brazil, đặc biệt là ở các vùng phía nam và đông nam, có giá trị nhiệt lượng và tỷ trọng tương đối ổn định, thường vào khoảng 0,58 đến 0,65 so với không khí. Một đồng hồ đo khối lượng nhiệt được hiệu chuẩn theo thành phần này sẽ hoạt động chính xác trong điều kiện vận hành bình thường. Nếu địa điểm có khả năng sử dụng nhiên liệu kép hoặc nhận khí từ các điểm cung cấp khác nhau, hãy xác nhận phạm vi thành phần với công ty cung cấp khí đốt trước khi đặt hàng.

Ứng dụng của khách hàng: Nhà máy sản xuất lò hơi công nghiệp, miền Nam Brazil

Một nhà máy sản xuất tại bang Parana đã liên hệ với chúng tôi để lắp đặt đồng hồ đo khí tự nhiên cho hai đường ống cấp khí cho nồi hơi, mỗi đường ống có đường kính DN100, hoạt động ở áp suất cung cấp khoảng 2,0 bar và lưu lượng 200-280 Nm3/h mỗi đường ống. Nhà máy sử dụng hệ thống quản lý tòa nhà với mạng Modbus RTU để giám sát năng lượng.

Chúng tôi cung cấp hai đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt SRK-100 dạng inline, DN100, bộ phận tiếp xúc với chất lỏng bằng thép không gỉ 316L, được cấu hình cho khí tự nhiên ở nhiệt độ tham chiếu 0°C / 101,325 kPa. Cả hai đồng hồ đều được thiết lập với đầu ra 4-20 mA được chia tỷ lệ thành 0-350 Nm3/h và bộ điều khiển từ xa RS485 Modbus RTU với địa chỉ slave riêng biệt. Việc lắp đặt khá đơn giản với đường ống thẳng 12D có sẵn trên cả hai đường ống.

Quản lý năng lượng nhà máy báo cáo rằng việc đối chiếu lượng tiêu thụ khí đốt hàng tháng với hóa đơn điện nước đã được cải thiện đáng kể sau khi lắp đặt. Trước đây, họ ước tính mức tiêu thụ dựa trên số giờ hoạt động của đầu đốt. Việc ghi nhật ký trực tiếp qua Modbus vào hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) cung cấp cho họ dữ liệu tiêu thụ hàng giờ cho mỗi nồi hơi, nhờ đó họ xác định được đầu đốt bị lỗi trên một tổ máy đang tiêu thụ nhiều hơn 15% khí đốt so với nồi hơi song song để tạo ra cùng một lượng hơi nước.

Yêu cầu báo giá

Để nhận được báo giá chính thức cho đồng hồ đo lưu lượng khối nhiệt khí tự nhiên dành cho ứng dụng lò hơi của bạn, vui lòng gửi email đến sales@silverinstruments.com kèm theo các thông tin sau:

• Loại và thành phần khí (khí tự nhiên, theo tiêu chuẩn đường ống hoặc GHV nếu biết)
• Kích thước đường ống DN và bảng thông số ống
• Phạm vi lưu lượng (tối thiểu và tối đa Nm3/h)
• Áp suất hoạt động (bar g)
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động (độ C)
• Điều kiện tham chiếu cho dòng chảy tiêu chuẩn (0°C hoặc 15°C, 101,325 kPa)
• Các tín hiệu đầu ra cần thiết (4-20 mA, RS485 Modbus RTU)
• Nguồn điện (24 Vdc hoặc 220 Vac)
• Phân loại khu vực nguy hiểm (nếu có) (khu vực ATEX, IECEx hoặc INMETRO)
• Loại kết nối quy trình (mặt bích, ANSI 150, DIN PN16 hoặc ren)
• Địa điểm giao hàng và điều khoản Incoterms ưu tiên

Chúng tôi sẽ phản hồi bằng mã sản phẩm, thông số kỹ thuật, giá cả và thời gian giao hàng trong vòng một ngày làm việc đối với các cấu hình tiêu chuẩn.

Trang web: www.silverinstruments.com | www.flow-meter.com.au