BURKERT寶德流量計(jì)測量熱解氣選型設(shè)計(jì)
    在眾多BURKERT寶德流量計(jì)中，渦街流量計(jì)的安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低于節(jié)流式、容積式等，購置費(fèi)低于容積式、式等，是一種實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性都較好的流量計(jì)，受到用戶廣泛。該流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)如下:
    (1)在一定雷諾數(shù)Ｒe范圍內(nèi)(2×104～2×106)，輸出頻率信號不受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響，即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀尺寸及管道的形狀尺寸有關(guān)，可以在一種典型介質(zhì)中校驗(yàn)而適用于各種介質(zhì)。
    (2)度較高(與差壓式、浮子式流量計(jì)比較)。
    (3)壓損小(約為孔板流量計(jì)的25%～50%)，大幅度降低能耗。
    (4)結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便。
    (5)使用范圍廣，可測量液體、氣體、蒸汽和部分混相流體。
    BURKERT寶德流量計(jì)的參數(shù)計(jì)算
    BURKERT寶德流量計(jì)工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量換算
    渦街流量計(jì)的輸出信號是與工作狀態(tài)的體積流量成正比例，氣體的體積流量受溫度、壓力影響較大，在流量計(jì)選型時(shí)，若提供的流量是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量或流量，應(yīng)把它換算成工作狀態(tài)下的體積流量。
    式中，qV、qn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，m3/h;P、Pn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下14的壓力，Pa;T、Tn分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度，K。
    2.2雷諾數(shù)、壓力損失和背壓的計(jì)算
    在渦街流量計(jì)選擇流量計(jì)通徑時(shí)，主要是對流量下限值進(jìn)行核算雷諾數(shù)，小雷諾數(shù)不應(yīng)低于下限雷諾數(shù)，即雷諾數(shù)Ｒe≥2×104。在測量介質(zhì)為液態(tài)時(shí)，還應(yīng)檢查小工作壓力是否高于工作溫度下的飽和蒸汽壓，即是否產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。
    (1)是一個(gè)表針流體慣性力與粘性力之比的無量綱量:
    式中，Q為體積流量，m3/h;D為流量計(jì)內(nèi)徑，mm;v為運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s。
    (2)壓力損失:選擇流量計(jì)時(shí)，通常可能會(huì)對流量計(jì)的通徑進(jìn)行適當(dāng)縮小，以取得較大的流速和合適的流量量程。但是如果縮徑過于嚴(yán)重，可能會(huì)導(dǎo)致較大的壓力損失，能耗會(huì)增加，因此在選擇流量計(jì)的通徑時(shí)，也需要適當(dāng)考慮壓力損失，盡可能減小壓力損失。壓力損失△P計(jì)算:
    式中，△P為壓力損失，kg/m2;ρ為流體密度，kg/m3;V為流速，m/s。
    (3)背壓:測量液體的流量時(shí)，要確認(rèn)工藝管道的壓力對于較小的公稱通徑而言有足夠大的背壓，避免氣穴產(chǎn)生。流量計(jì)下游的管道壓力應(yīng)滿足:
    式中，P為流量計(jì)下游3.5～7.5D的小管道壓力，kg/cm2(A);P0為液體的飽和蒸汽壓，kg/cm2。
    （4）根據(jù)工藝要求及現(xiàn)場安裝環(huán)境選擇耐壓、耐溫等、防護(hù)等、防爆等、輸出信號等。
    3測量熱解氣的渦街流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)
    熱解氣的組分如表1所述，其工藝參數(shù):操作密度0.63kg/m3，運(yùn)動(dòng)粘度2×10－5m2/s，操作溫度48.9℃，操作壓力7.5kPa，管道DN80，小流量50Nm3/h，正常流量100Nm3/h，大流量150Nm3/h，儀表測量范圍選擇0～180Nm3/h。
    因?yàn)楸狙b置為試驗(yàn)裝置，在裝置運(yùn)行的過程中，業(yè)主可能會(huì)根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，因此選關(guān)鍵設(shè)備的工程可行性、優(yōu)化工藝參數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)之一，因此使用精度高一些的流量計(jì)也是有必要的;熱解氣的組分隨著參數(shù)的調(diào)整也可能會(huì)發(fā)生變化，因此基于伯努利方程原理的，如孔板、噴嘴、阿牛巴、德爾塔巴、平衡式等都不能很好的測量，因?yàn)檫@類流量計(jì)受流體物性(密度、粘度)和組分變化影響，且終的熱解氣產(chǎn)品或多或少都有焦油的存在，時(shí)間長了可能堵塞流量計(jì)。楔式流量計(jì)帶自清潔的功能，如果采用法蘭取壓，變送器采用隔膜密封式變送器，其受焦油的影響較小，楔式流量計(jì)的計(jì)算結(jié)果分別見圖1和圖2。
    當(dāng)BURKERT寶德流量計(jì)已經(jīng)大于操作壓力的一半，此種方案不可取，當(dāng)H/D比為0.3時(shí)，其壓力損失為1.09kPa，可以接受，但小流量時(shí)的差壓只有0.11kPa，甚至正常流量時(shí)的差壓也只有0.45kPa，由于采用的是隔膜密封式變送器，此時(shí)的精度無法保證;另一類是基于線性連續(xù)方程原理的，如渦街流量計(jì)、流量計(jì)等，考慮到本裝置為一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，流量計(jì)價(jià)格昂貴，因此綜合考慮介質(zhì)和裝置的特殊性、壓損、精度和費(fèi)用等因素，本工程中選用渦街流量計(jì)測量熱解氣的流量。
    BURKERT寶德流量計(jì)口徑為DN80時(shí)，小流量無法測量;流量計(jì)口徑縮徑至DN50時(shí)，小流量可測(此時(shí)流體的雷諾數(shù)非常接近2×104)，但此時(shí)的測量精度稍微差些;流量計(jì)口徑縮徑至DN40時(shí)，小流量可測，且精度也能得到保證。用上述公式計(jì)算的壓損與軟件計(jì)算出來的也基本一致，差別來自計(jì)算時(shí)流速及流量計(jì)口徑均采用的是估算值。如果流量計(jì)縮徑至DN25時(shí)，流量計(jì)的壓損已經(jīng)達(dá)到7.6kPa，壓損較大，無法滿足工藝要求。因此選擇DN40口徑的流量計(jì)能滿足要求。對于DN50口徑的方案，如果流量大于54Nm3/h時(shí)，流量計(jì)的精度為此款流量計(jì)的精度，為1.0%，當(dāng)流量為50Nm3/h時(shí)，此時(shí)流量可測，只是精度稍差些，約為1.81%，但流量計(jì)的壓損會(huì)小很多，從節(jié)能降耗方面考慮，選擇DN50口徑的流量計(jì)也是可以的。綜上，選擇DN40和DN50口徑的渦街流量計(jì)都能滿足要求。
    操作溫度為48.9℃，沒有特殊性，選擇普通的渦街流量計(jì)即可;根據(jù)現(xiàn)場情況，流量計(jì)為露天安裝，防護(hù)等選擇IP65即可;根據(jù)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058－2014，本裝置中各介質(zhì)所在組別屬于危險(xiǎn)物料，見表2。因此儀表的防爆標(biāo)志選擇ExiaⅡCT4Gb即能滿足要求。根據(jù)項(xiàng)目統(tǒng)一要求輸出信號選擇為4～20mA+HAＲT。