近年來(lái)隨著(zhù)guojia各項環(huán)保、能源法規的出臺和細化，啤酒制造工廠(chǎng)的二氧化碳消耗成為一項重要的計量指標。啤酒制造工廠(chǎng)二氧化碳消耗計量受設備工況限制普遍存在管路振動(dòng)大、壓力波動(dòng)大的情況，目前國內各家工廠(chǎng)多采用帶溫度和壓力補償的渦街流量計進(jìn)行現場(chǎng)計量。渦街流量計對橫向振動(dòng)抗干擾能力弱，工廠(chǎng)在二氧化碳方面降耗取得成果往往不能準確地進(jìn)行橫向和縱向比較，影響了經(jīng)驗交流和改進(jìn)。

        受成本限制，國內僅有少數工廠(chǎng)能夠使用質(zhì)量流量計計量二氧化碳消耗。如何在檢測穩定性和成本中取得平衡，找到高性?xún)r(jià)比的二氧化碳計量方案成為啤酒生產(chǎn)企業(yè)面臨的一個(gè)重要計量課題。本文以某啤酒制造工廠(chǎng)二氧化碳計量裝置改造過(guò)程為實(shí)例，介紹一套高性?xún)r(jià)比的檢測方案。

相關(guān)產(chǎn)品tuijian：二氧化碳流量計

 

1、原有二氧化碳計量系統分析

    某啤酒制造工廠(chǎng)原有二氧化碳計量采用帶溫度和壓力補償的渦街流量計檢測方案見(jiàn)圖1，渦街流量計安裝管路振動(dòng)影響明顯，增加固定點(diǎn)和防振膠墊后無(wú)明顯改善。在振動(dòng)等環(huán)境條件影響下，不能對數據有效計量。

    連續數月跟蹤數據反映以下幾方面問(wèn)題:

    1)在顯示波動(dòng)量方面，在生產(chǎn)用氣量穩定情況下流量計瞬時(shí)顯示值在20一300kg/h范圍反復波動(dòng);

2)在顯示值零點(diǎn)方面，部分生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)(使用終端閥門(mén)關(guān)閉)，流量計瞬時(shí)顯示值不為“0，且在變化;

3)在累計流量方面，儲罐二氧化碳總量與外供總量比較差值達到10%以上。

 

2、2 新計量方案優(yōu)勢及解決措施

2.1  流量計原理

    渦街流量計從檢測原理上對橫向振動(dòng)抗干擾能力弱，即使采用進(jìn)口高端品牌也難以解決橫向振動(dòng)問(wèn)題，如果加防振座、防振膠墊、調整參數仍然不能消振就只能考慮其他檢測設備;如果采用質(zhì)量流量計，可從原理上解決振動(dòng)問(wèn)題，但限于質(zhì)量流量計價(jià)格是同品牌同口徑渦街流量計的2-3倍，目前國內大多數工廠(chǎng)并未將質(zhì)量流量計列人二氧化碳計量配置方案。

 

    V錐流量計是20世紀80年代后研發(fā)的新型差壓式流量計，其節流布局從中心孔節流改為懸掛在管線(xiàn)中心的一個(gè)V型錐體來(lái)做環(huán)狀節流，這種幾何形狀與傳統節流組件相比，具有壓損小、穩定性好和抗干擾能力強的特點(diǎn)，其檢測原理如圖2所示。V錐體懸掛在管道中心，它迫使中心處的流速越來(lái)越慢，管璧附近的流速逐漸加快，從而達到使流速“勻化”的效果。其它差壓式流量計的中心處是空的，不能使流速“勻化”，因此V錐流量計在傳統的差壓儀表不宜測量的低流速時(shí)仍能產(chǎn)生足夠的差壓，抗干擾強、量程比寬，能在小流量下準確計量是其#大優(yōu)點(diǎn)。

    某啤酒制造工廠(chǎng)嘗試改用V錐流量計對二氧化碳計量，安裝調試后V錐流量計較渦街流量計抗振動(dòng)十擾能力有所增強，主要表現在連續生產(chǎn)中流量計瞬時(shí)流量顯示值波動(dòng)范圍明顯減小，如前面列舉的顯示波動(dòng)量由20一300kg/h下降到20-200kg/h，但是顯示零點(diǎn)和累計流量問(wèn)題仍未有效解決。投人使用后生產(chǎn)線(xiàn)終端閥門(mén)全關(guān)閉時(shí)瞬時(shí)流量顯示值仍有跳動(dòng)，不恒為“0;累積數據顯示，分別向多條生產(chǎn)線(xiàn)輸送二氧化碳管路上的流量計累計數據總和與二氧化碳儲罐送出數據相比部分時(shí)段累計流量誤差超出5%。

 

2、2分析并改進(jìn)由安裝位置引起的計量準確性問(wèn)題

    通過(guò)對相關(guān)工藝設備排查及查閱相關(guān)資料分析，發(fā)現管路(圖3)壓力波動(dòng)與流量計數據間存在一定聯(lián)系，#終找到原因。

    經(jīng)測算，流量計安裝位置至某生產(chǎn)線(xiàn)使用終端閥門(mén)有450m管路(直徑37)，約相當于500L容積的緩沖空間，經(jīng)查得二氧化碳在標準狀態(tài)(標準大氣壓，20°C)下，密度為1. 977=2 (g/L)，由氣體守恒定律(管路在室內保溫，溫度變化可忽略)

根據現場(chǎng)檢測記錄，生產(chǎn)線(xiàn)暫停（用氣終端關(guān)閉）時(shí)，二氧化碳供氣管路壓力在1-1.1MPa之間波動(dòng)，若取標準狀態(tài)下的覺(jué)對壓力P1=0.1MPa，則波動(dòng)下限和上線(xiàn)分別取覺(jué)對壓力為P2=1.1MPa和P3=1.2MPa（此處將相對壓力折算為覺(jué)對壓力），將P2、P3及標準狀態(tài)下二氧化碳密度p=2（g/L）帶入式（2）得壓力波動(dòng)下限時(shí)的密度：P2=22（g/L）；壓力波動(dòng)上限時(shí)的密度P3=24g/L。

 

    管路壓力變化造成管道內二氧化碳質(zhì)量的變化量△m

式中，v為流量計安裝位置到生產(chǎn)線(xiàn)使用終端閥門(mén)處管路容積。

    通過(guò)上述計算可得出在某生產(chǎn)線(xiàn)暫停時(shí)，管路壓力波動(dòng)一個(gè)循環(huán)(管路壓力由1 MPa升高到1. 1MPa后再下降到1 MPa)過(guò)程中有約lkg的二氧化碳經(jīng)流量計計量后因管路壓力變化又回到流量計前。

 

    二氧化碳在管路高壓時(shí)流過(guò)流量計，因為使用終端閥門(mén)關(guān)閉封閉在管路中，在管路壓力下降時(shí)，部分氣體由管路又回到流量計前管路中(見(jiàn)圖4),并在下一次管路加壓時(shí)再次流經(jīng)流量計計量，如此反復計量，導致雖然生產(chǎn)線(xiàn)使用終端關(guān)閉，現場(chǎng)流量計瞬時(shí)顯示值不為“0。實(shí)際現場(chǎng)瞬時(shí)流量顯示值#高可達100kg/h以上，對分析結果一致。生產(chǎn)時(shí)隨管路壓力波動(dòng)也會(huì )造成流量計重復計量，只是比較停產(chǎn)時(shí)而言數量小，不易發(fā)覺(jué)。顯然這是影響流量計計量準確性的一項主要原因。

    跟蹤的另一條生產(chǎn)線(xiàn)數據因為管路較短(約105m)且生產(chǎn)連續，停產(chǎn)時(shí)間短，因此受重復計量影響較小，通過(guò)跟蹤和分析各儀表累計值也驗證了這一點(diǎn)。

    綜上分析，造成誤差的原因是流量計到使用工位之間管路長(cháng)，管路壓力波動(dòng)造成流量計至使用工位前管道內二氧化碳氣體在“加壓一減壓一加壓”過(guò)程中重復計量引起的，這一分析與累計數據在連續生產(chǎn)時(shí)誤差小，停產(chǎn)時(shí)誤差大的現象以及到現場(chǎng)輸送管路距離長(cháng)的生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)較輸送管路短的生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)影響大的現象也是吻合的。

    根據以上分析采取了改進(jìn)措施:在改造流量計安裝位置，將一次表安裝至接近使用終端閥門(mén)位置，大幅減小流量計至使用工位閥門(mén)間的管道緩沖空間，減少因系統壓力波動(dòng)造成的重復計量;在接近流量計處管路上安裝單向裝置，減少因管路壓力下降造成的氣體反向流動(dòng)，進(jìn)一步減少壓力波動(dòng)造成的重復計量帶來(lái)的影響，見(jiàn)圖5

2.3效果驗證

    對兩條生產(chǎn)線(xiàn)二氧化碳流量計量系統實(shí)施改造后跟蹤數據如下:

    1)在顯示波動(dòng)量方面，在生產(chǎn)用氣量穩定情況下流量計瞬時(shí)顯示值波動(dòng)范圍由原來(lái)20一300kg/h減小到20一80kg/h ;

    2 )在顯示值零點(diǎn)方面，原來(lái)部分生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)時(shí)(用氣端閥門(mén)關(guān)閉)，流量計瞬時(shí)顯示值不為“0”，#大到100kg/h以上，改造后穩定在零點(diǎn);

    3)在累計流量方面，儲罐二氧化碳總量與外供分表總計比較誤差由原來(lái)的10%以上減小到2%以?xún)取?/div> 注明，三暢儀表文章均為原創(chuàng )，轉載請標明本文地址