1.火炬气测量难点
(1)火炬气包含多种气体组合成分,如:碳氢化合物、氢气、硫化氢、二氧化碳、氮气等。每种单一组合成分的相对百分比是不断变化的,这些变化因素给测量增加了难度。
(2)火炬主管线的管径大,非插入式测量仪表安装及测量都很困难。
(3)火炬系统的操作压力低,使一些依靠差压测量原理的设备无法使用。火炬系统正常操作压力为十几千帕,最大300kPa,导致差压式流量计无法使用。
(4)火炬气管线中有油脂和污物存在,容易造成传感元件的堵塞,从而使敏感和有活动部件的传感元件的应用受到限制。
(5)火炬气流速波动范围太大,装置正常生产时需要处理的废气量较小,但紧急事故时会有大量的气体释放出来,需要及时通过火炬排放,因此要求测量设备必须具有很宽的量程比。流量量程比很大,正常操作时,火炬气流速在0.01~1m/s之间;装置跳车时,火炬气流速可能超过100m/s。这就要求流量计具有很宽的量程比。
(6)火炬管线的直径通常很大,导致法兰式流量计的安装和测量很困难。
2.超声波流量计的测量原理
超声波在流动的流体中传播时会载上流体流速的信息,因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,进而换算成流量。时差法就是基于上述原理进行测量的。
在管道上安装有超声波流量计的一对换能器,它们都可以接收和发送超声波信号,通过检测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速,再通过流速来计算流量。
超声波流量计测得顺流时间和逆流时间之后,可以求出平均传播时间,然后根据“平均传播时间=声程/声速”的原理,计算出超声波在运动流体中的速度。由于超声波在已知温度和压力下的固定介质下速度保持不变,利用声速可以推算出流体内介质的组成成分和分子量。
3.超声波流量计的特点
(1)探头材料选用钽或钛,标准探头可在-110~150℃的气体环境下使用,具有很高的抗腐蚀能力,适用于酸性气测量环境。
(2)可测气体速度的范围为0.03~120m/s,并且满足双向流的要求。量程比高达3000:1。
(3)测量精度取决于管径和单声道或双声道,一般为读数的±1% ~±2%,当精度标定时,也可以达到±0.5%。