تکنولوژی فلومتر برای اندازه گیری تولید برق

چگونه بهترین تکنولوژی فلومتر را برای اندازه گیری بخار، آب و گاز برای کاربردهای دیگ انتخاب کنیم؟ تصمیم گیری در مورد فلومترهای مناسب می تواند بر اساس سیال در حال اندازه گیری باشد. در ادامه مقاله تکنولوژی فلومتر برای اندازه گیری تولید برق را بررسی می کنیم.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

الکتریسیته مورد استفاده در کارخانه‌های شیمیایی مختلف از یک نیروگاه تولید مشترک که جریان‌های گاز زباله را می سوزاند یا از یک نیروگاه گاز طبیعی به دست می‌آید. در دیگ‌های بزرگ، مانند آنچه در شکل 1 نشان داده شده است، هوا و سوخت توسط نیروگاه‌ها (زغال‌سنگ، نفت، گاز پسماند یا گاز طبیعی) برای احتراق گرد هم می‌آیند و در نتیجه گرمایی تولید می‌کنند که آب را به جوش می‌آورد و بخار تولید می‌کند. این بخار از یک توربین عبور می کند و آن را می چرخاند و برق تولید می کند.

شکل 1. دیگ های معمولی این فرآیند را برای تولید الکتریسیته دنبال می کنند: هوا و سوخت با هم ترکیب می شوند، می سوزند و گرما ایجاد می کنند، که سپس آب را به جوش می آورد و بخار ایجاد می کند. بخار باعث چرخش توربین و تولید برق می شود.

در چنین کاربردهای دیگ بخار، اندازه گیری انرژی جریان – جریان هایی که هزینه زیادی دارند، مانند بخار، آب، گاز زباله و گاز طبیعی – برای افزایش بهره وری انرژی، شناسایی زباله ها و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در جو بسیار مهم است. . تنها از طریق اندازه گیری دقیق جریان می توان تصمیمات آگاهانه ای برای افزایش بهره وری انرژی گرفت.

ملاحظات کارایی بویلر

چگونه بهترین تکنولوژی فلومتر را برای اندازه گیری بخار، آب و گاز برای کاربردهای دیگ انتخاب کنیم؟ تصمیم گیری در مورد فلومترهای مناسب می تواند بر اساس سیال در حال اندازه گیری باشد. هنگامی که افزایش راندمان دیگ بخار در نظر گرفته می شود، سه کاربرد اصلی وجود دارد:

• اندازه گیری دقیق سوخت ورودی (زغال سنگ، نفت، گاز پسماند یا گاز طبیعی) و هوا برای احتراق کارآمد
• اندازه گیری آب خوراک ورودی برای تعیین راندمان تولید بخار و شناسایی ضایعات
• اندازه گیری تولید بخار خروجی

افزایش احتراق با نسبت بهینه سوخت به هوا

احتراق سوخت ورودی (زغال سنگ، نفت، گاز پسماند یا گاز طبیعی) و هوا برای تولید برق مورد نیاز است. برای اطمینان از احتراق کارآمد در دیگهای بخار، مهندسان باید نسبت گاز و هوا را به دقت اندازه گیری کنند. در حالی که گاز بسیار کم باعث تولید شعله ناکافی برای جوشاندن آب به طور موثر می شود، گاز بیش از حد گران، خطرناک و اتلاف است.

اوریفیس و فلومتر توربینی

به طور معمول، یک فلومتر توربینی یا اریفیس متر برای نظارت بر گاز سوخت به واحدهای دیگ بخار استفاده می شود. با این حال، اینها انتخاب ایده‌آلی برای دستگاه‌های اندازه‌گیری برای این کاربرد نیستند، زیرا هر دو به تعمیر و نگهداری ماهرانه منظم برای اطمینان از اندازه‌گیری قابل اعتماد و دقیق نیاز دارند زیرا مستعد خرابی هستند.

مهندسان همچنین ممکن است نگران شرایط لوله کشی محدود باشند. به عنوان مثال، برای خنثی کردن تأثیر اختلالات جریان، 10 تا 50 قطر لوله‌کشی بالادست برای یک دهانه‌سنج مورد نیاز است. از آنجایی که یافتن مسیرهای مستقیم لوله طولانی دشوار است، اکثر سیستم های اندازه گیری جریان به طور مضر تحت تأثیر پروفیل های جریان متفاوت در داخل لوله قرار می گیرند.

با این حال، یک منبع اصلی نگرانی این است که توربین و اریفیس متر جریان حجمی را اندازه گیری می کنند. از این رو، برای استنتاج یا محاسبه جریان جرمی، سنسورهای دما، فشار و فشار تفاضلی اضافی به همراه یک کامپیوتر جریان مورد نیاز است (شکل 2). این نوع اندازه گیری جبرانی، جدا از کاهش دقت اندازه گیری جریان، منجر به هزینه های اضافی نصب و نگهداری و در نتیجه افزایش هزینه مالکیت می شود.

فلومتر جرمی دمایی

از طرف دیگر، فلومترهای جرمی دمایی را می توان فقط برای اندازه گیری مستقیم جریان جرمی گازها و نه جریان حجمی استفاده کرد. از آنجایی که فلومترهای جرمی دمایی مولکول‌های گاز را می‌شمارند، تحت تأثیر تغییرات فشار ورودی و دما قرار نمی‌گیرند و می‌توانند مستقیماً جریان جرم را بدون جبران خسارت اندازه‌گیری کنند. عملکرد فلومتر جرمی دمایی در کاربردهای دیگ های گاز ورودی و جریان هوا بهینه است زیرا نسبت سوخت به هوا بهینه برای اطمینان از احتراق کارآمد در دیگ ها بر اساس حجمی محاسبه نمی شود بلکه بر اساس جرم محاسبه می شود (شکل 3).

در ساده ترین ساختار کاری یک فلومتر حرارتی، سیال از طریق یک سنسور دمایی گرم شده و یک سنسور دما جریان می یابد. هنگامی که مولکول های سیال از طریق سنسور دمایی گرم شده جریان می یابند، سیال در لحظه، جریان گرما را جذب می کند. سنسور دمایی خنک می شود و سنسور دما به طور مداوم دمای نسبتاً ثابت سیال جاری را اندازه گیری می کند. مشخصات دما و سرعت جریان سیال بر میزان گرمای از دست رفته حاکم است. از این رو، سرعت جریان را می توان با اندازه گیری اختلاف دما بین سنسورهای دما و حرارتی تعیین کرد.

پیشرفت‌های نوآورانه در فناوری حرارتی با چهار سنسور در ترکیب با فناوری سنسور حسگر خشکی پایدار و الگوریتم‌های مدل‌سازی ترمودینامیکی پیچیده به فلومترهای حرارتی خاصی اجازه می‌دهد تا به دقت خواندن 0.5 ± درصد دست یابند که با هزینه کمتر با دقت فلومتر کوریولیس رقابت می‌کند. اعتبار سنجی درجا، قابلیت اختلاط گاز، و شماره گیری لوله نیز می تواند از طریق برنامه های نرم افزاری روی برد محقق شود. 

آب تغذیه ورودی را به دقت اندازه گیری کنید.

آب جدا از اینکه یک منبع محدود است، یک انرژی جریان پرهزینه نیز می باشد. در مورد کاربردهای دیگ بخار، اندازه گیری دقیق جریان آب ورودی به دیگ مهم است زیرا راندمان تبدیل دیگ این آب تغذیه به بخار باید اندازه گیری شود.

فلومترهای التراسونیک clamp-on

اگرچه می توان از یک فلومتر ورتکس برای اندازه گیری آب ورودی استفاده کرد، اما بهتر است از فلومترهای التراسونیک clamp-on برای کاربردهای جریان آب استفاده شود، زیرا استفاده از آنها آسان است و انعطاف پذیری کاربردی بهتری دارند. آنها علاوه بر تشخیص دقت بالا در جریان های کم و زیاد، در زمان صرفه جویی می کنند بدون اینکه فرآیند یا برش لوله انجام شود و تحت تاثیر نویز خارجی قرار نمی گیرند. در حال حاضر، پیشرفت‌ها در فناوری اولتراسونیک شامل برنامه‌ها و نرم‌افزارهای روی برد است که نصب آسان کنتور را امکان‌پذیر می‌کند و سیگنال تصویری را نشان می‌دهد که نصب صحیح را نشان می‌دهد.

بهینه سازی تولید بخار

اندازه گیری دقیق بخار از دیگ برای تعیین اینکه آیا دیگ بخار مقدار مورد انتظار بخار را تولید می کند یا باید برای بهبود راندمان بهینه سازی شود بسیار مهم است. به طور معمول، یک دستگاه فشار دیفرانسیل، به طور معمول یک اوریفیس ، برای اندازه گیری جریان بخار استفاده شده است.

با این حال، چنین دستگاه هایی در اصل اندازه گیری جریان حجمی را انجام می دهند. میزان جریان جرمی بخار با تغییرات دما و فشار تغییر می کند. یک تغییر “کوچک” در فشار بخار حتی 10٪ منجر به خطای 10٪ در جریان جرمی جبران نشده می شود. این نشان می دهد که در مورد یک نصب معمولی اندازه گیری فشار دیفرانسیل، مهم است که جریان حجمی را با اندازه گیری فشار و دما جبران کنیم. سپس، این سه اندازه گیری (P، ΔP، و T) با یک کامپیوتر جریان ترکیب می شوند تا جریان جرمی را محاسبه کنند.

درج فلومترهای ورتکس چند متغیره

فلومترهای ورتکس چند متغیره درج قابلیت اندازه گیری دقیق بخار خروجی تولید شده از بویلر را دارند. سرعت جریان جرمی، سرعت جریان حجمی، دما، چگالی سیال و فشار را می توان به طور همزمان با استفاده از یک فلومتر ورتکس در ترکیب با یک اتصال فرآیند اندازه گیری کرد. از آنجایی که چگالی بخار اشباع با فشار یا دما متفاوت است و بخار فوق گرم با فشار و دما متفاوت است، فلومترهای ورتکس چند متغیره اطمینان حاصل می کنند که محاسبات چگالی فلومتر و به نوبه خود اندازه گیری جریان بخار جرمی دقیق است.

دقت بخار ارائه شده توسط فلومترهای ورتکس چند متغیره ± 1٪ از خواندن است. آنها همچنین جبران فشار و دما و همچنین چرخش 30:1 را ارائه می دهند. علاوه بر این، پیشرفت‌های سنسور و فناوری اخیر، ارتعاش خارجی را در نظر می‌گیرند، در نتیجه اندازه‌گیری جریان کم را افزایش می‌دهند و فلومتر ورتکس را دقیق‌تر نشان می‌دهند. برنامه‌های نرم‌افزاری نوآورانه روی برد نیز اعتبارسنجی کالیبراسیون درجا، راه‌اندازی آسان، عیب‌یابی، تنظیم و ثبت داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کنند.

 مطالعه بیشتر

فلومتر های جرمی دمایی راندمان دیگ بخار را در کارخانه شیمیایی اسید ترفتالیک خالص در چین بهبود می بخشد.

اسید ترفتالیک خالص (PTA)، که پیش ساز پلی اتیلن ترفتالات (PET) است، ماده ای است که در سراسر جهان در منسوجات، بطری های پلاستیکی و سایر محصولات مورد استفاده قرار می گیرد. در چین، یک کارخانه شیمیایی PTA بخار و برق را از نیروگاه خود با استفاده از زغال سنگ به عنوان سوخت تولید کرد. همچنین شامل یک ایستگاه تصفیه فاضلاب بود که متان را سنتز می کرد و سپس سوزانده شد. هر دوی این فرآیندها مقادیر زیادی گازهای گلخانه ای منتشر می کنند.

طیق مقررات جدید دولتی ، کارخانه موظف است که انتشار CO2 خود را کاهش دهد. تصمیمات کارخانه برای تغییر چهار دیگ بخار برای سوزاندن زغال سنگ و همچنین گازهای زائد (متان) که زودتر شعله ور شده بود گرفته شد.

صرفه جویی در زغال سنگ در سال تقریباً 0.5 میلیون دلار برآورد شد. مهندسان کارخانه با یک تامین کننده تک منبع کار کردند تا طرح های دیگهای بخار را دوباره کار کنند و فلومترهای دمایی صنعتی Sierra Instruments را برای اندازه گیری هوای احتراق و سوخت گازهای زائد آن نصب کردند و از احتراق بهینه اطمینان حاصل کردند.

در حالی که یک فلومتر دمایی جریان گاز زائد را اندازه گیری می کرد، چهار فلومتر حرارتی دیگر، جریان گاز را به هر دیگ اندازه گیری می کنند. چهار متر دیگر اندازه گیری هوای احتراق از پیش گرم شده (200 درجه سانتیگراد، 392 درجه فارنهایت) را برای هر دیگ انجام می دهند و سیستم کنترل دیگ را قادر می سازد تا نسبت سوخت به هوا را بهبود بخشد. فلومترهای جرمی علاوه بر ارائه داده های دقیق جریان برای اطمینان از انطباق با مقررات دولتی، به کارخانه کمک کردند تا ضایعات را به حداقل برساند و در عین حال کارایی را بهبود بخشد.

در زیر ، سایر برنامه‌های اندازه‌گیری بالقوه ، بررسی شده است:

• آب را به بویلرها با کمک جریان التراسونیک clamp-on تغذیه کنید: از آنجایی که این یک سیستم لوله کشی تغذیه از قبل موجود است، یک فلومتر اولتراسونیک clamp-on راه حلی انعطاف پذیر خواهد بود.
• اندازه‌گیری جریان بخار: اندازه‌گیری جریان بخار از بویلرها به ژنراتور توربین و اندازه‌گیری فرعی به سایر فرآیندهای کارخانه.

برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

منبع: