Типы и руководство по высокотемпературным расходомерам | До 900 ℃

Измерение расхода сред при экстремальных температурах в промышленных процессах всегда было сложной задачей, будь то высокотемпературный газ, высокотемпературная жидкость или жидкость с экстремально низкой температурой. Обычные расходомеры могут терять точность или даже выходить из строя при воздействии высокотемпературных сред.

Основываясь на многолетнем опыте в области измерения расхода, компания Sino-Inst разработала решения для измерения расхода в условиях экстремальных температур, включая как экстремально высокие (900 ℃), так и экстремально низкие (-200℃) температурыЗдесь мы в первую очередь делимся информацией об измерении расхода высокотемпературных газов и жидкостей. Мы надеемся, что это поможет вам выбрать подходящий высокотемпературный расходомер для обеспечения эффективности, безопасности и соответствия нормативным требованиям в таких требовательных отраслях, как энергетика, нефтехимическая переработка и металлургия.

Запрос предложений

Проблемы измерения расхода при высоких температурах

Высокотемпературные отрасли составляют основу многих производственных секторов. В энергетике точное измерение расхода перегретого пара, поступающего в турбины, напрямую определяет эффективность производства электроэнергии. На нефтехимических заводах печи и крекинг-установки работают при экстремальных температурах, разлагая сырую нефть на ценные продукты. Мониторинг расхода углеводородов, водорода и каталитических газов имеет основополагающее значение для управления этими реакциями.

Уникальные физические свойства этих высокотемпературных сред, таких как теплоносители и перегретый пар, а также сложные, жесткие условия эксплуатации создают значительные проблемы при измерении расхода, которые в первую очередь проявляются в следующих аспектах:

Рассмотрим металлургическую промышленность. Печи для плавки и литья таких металлов, как сталь, алюминий и медь, требуют точного контроля потоков воздуха горения, топлива и отходящих газов. В стекольном производстве поток расплавленного стекла и горячего воздуха в отжиговых печах должен тщательно контролироваться для обеспечения качества продукции. Даже в экологически чистых системах, таких как системы непрерывного мониторинга выбросов (CEMS) на дымовых трубах, необходимо измерять высокотемпературные коррозионные дымовые газы для соблюдения норм качества воздуха. Во всех этих областях применения температура жидкости далека от комфортной комнатной температуры; зачастую она настолько высока, что сталь начинает светиться.

1. Проблемы температурного дрейфа

В условиях высоких температур такие параметры, как плотность среды и вязкость, претерпевают значительные изменения в зависимости от температуры. Возьмём, к примеру, термальное масло: его вязкость при 200 °C может снизиться более чем на 80% по сравнению с температурой окружающей среды, что приводит к значительному увеличению погрешности измерений в расходомерах, использующих фиксированные параметры для расчёта (погрешность может превышать ±15%).

2. Риски изменения фазы

Если высокотемпературный пар испытывает резкое падение температуры, он может претерпеть фазовый переход конденсации, образуя двухфазный поток газ-жидкость, что вызывает значительные колебания сигналов измерений.

3. Высокотемпературная коррозия и деформация

Длительное воздействие температур выше 300 °C может вызвать межкристаллитную коррозию в обычных нержавеющих сталях (например, 304). Внутренние компоненты расходомера (например, вихрегенераторы или острые края измерительных диафрагм) подвержены размягчению и износу из-за высоких температур, что приводит к дрейфу показаний.

Кроме того, многие дымовые газы весьма чувствительны к температуре, характеризуются повышенными температурами, сильным загрязнением и часто химической коррозией.

4. Различия в коэффициентах теплового расширения

Несоответствие коэффициентов теплового расширения между корпусом прибора и материалами трубопровода (например, углеродистой и нержавеющей сталью) может привести к нарушению герметичности, концентрации напряжений, утечке или смещению измерительных элементов (например, эксцентричная установка диафрагмы).

5. Риски эксплуатации при высоких температурах

Монтаж и ввод в эксплуатацию в полевых условиях требуют принятия специальных мер защиты при температуре среды свыше 200 °C. Техническое обслуживание становится сложным, а остановки для обслуживания могут нарушить непрерывность производства.

6. Проблемы коксования и загрязнения

Высокотемпературные среды, такие как термальное масло, могут коксоваться из-за локального перегрева, прилипая к внутренним стенкам расходомера (например, к зондам вихревых датчиков). Это изменяет геометрию тракта потока, приводя к ежегодному увеличению погрешности измерений (ежегодный рост погрешности может достигать 5–10%).

7. Совместимость материалов

Отдавайте предпочтение высокотемпературным сплавам (например, нержавеющей стали 316, Hastelloy C-276, Inconel 600), которые сохраняют прочность и коррозионную стойкость при температуре 600 °C, превосходя стандартную нержавеющую сталь.

8. Процесс установки – изоляция и поддержка

Корпус расходомера должен быть обернут слоем теплоизоляции из алюмосиликатного волокна. Для трубопроводов требуются высокотемпературные компенсаторы, чтобы предотвратить влияние температурных напряжений на точность прибора.

Расходомер газа высокой температуры

Высокотемпературные газы, такие как факельный газ, воздух для горения и высокотемпературные смешанные газы.

Контроль горения: Измерение массового расхода воздуха и топлива (например, природного газа), поступающих в крупные котлы или топочные камеры, позволяет точно контролировать соотношение воздуха и топлива, тем самым увеличивая эффективность и сводя к минимуму выбросы.

Мониторинг факельного газа: Экологические нормы обычно требуют измерения расхода отходящих газов, направляемых на факельные установки. В нормальных условиях этот расход может быть очень низким, но при аномальных технологических процессах может значительно возрасти.

Сжатый воздух и специальные газы: Мониторинг потребления сжатого воздуха или других газов (например, азота и аргона) на всем предприятии помогает в управлении энергопотреблением и обнаружении утечек.

Множество других высокотемпературных газов требуют контроля в рабочих условиях. Мы можем подобрать вихревые расходомеры, термомассовые расходомеры или расходомеры дифференциального давления на основе фактических параметров измерения.

Вихревой расходомер

Вихревой расходомер TVK от Sino-Inst использует передовую в мире адаптивную цифровую обработку сигналов ADSP, которая обеспечивает адаптивную фильтрацию, идентификацию системы, обнаружение и анализ сигнала. Это обеспечивает следующие преимущества:

Высокая термостойкость до 420℃, стойкость кристаллов к высокотемпературному старению (термоэлектрическая, нефтехимическая, химическая, фармацевтическая и т. д.).
Соотношение диапазонов 1:40 (сверхширокий диапазон, обеспечивающий нулевую утечку при измерении), сверхнизкий нижний предел, обеспечивающий минимальную вибрацию 1.5 метра в секунду.
Вибростойкость 1.0g (спектральный анализ формы волны).
Высокая точность 1.0 класса.
Корпус зонда выполнен по технологии многокристаллической упаковки, позволяющей извлекать составные сигналы как из положительных, так и из отрицательных электродов, что обеспечивает более стабильный сигнал.

Тепловой массовый расходомер

Тепловой массовый расходомер газа — это прибор, измеряющий расход газа по принципу термодиффузии. Он не требует компенсации по температуре или давлению, что делает его предпочтительным прибором для измерения расхода сухих газов. Он широко применяется в таких областях, как угольный газ, природный газ, сжатый воздух и полупроводниковые технологические газы, эффективно контролируя расход газа в трубопроводах.

Диаметр	Ду15～Ду6000мм
точность	± 1%
Температура ассортимент	-20 ~ 350 ℃
Давление	Среднее давление≤10МПа
Расход	0.1-100m / с
Protection	IP67 (часть датчика)

Расходомер Annubar

Расходомеры Annubar — это расходомеры дифференциального давления, работающие по принципу трубки Пито, широко используемые для измерения расхода жидкостей, газов и пара и обладающие такими преимуществами, как высокая точность и низкая потеря давления.

Диаметр	Ду100～Ду3000
точность	1.0%,0.5%,0.2%.
Температура ассортимент	-40 ~ 900 ℃
Давление	-0.4 ~ 40MPa
Средний	Жидкость, газ, пар
Форма компенсации	давление, температурная компенсация

Расходомер жидкости высокой температуры

Эффективный мониторинг потока высокотемпературных жидкостей может снизить затраты и повысить эффективность производства. Примерами служат высокотемпературные теплоносители и асфальт.

Вихревой расходомер

Помимо измерения расхода газов и пара, вихревые расходомеры могут использоваться для измерения расхода высокотемпературных жидкостей. Однако высокая температура жидкости влияет на их применимость и эксплуатационные характеристики. Для обеспечения точности и долговременной стабильности измерений необходимо выбрать подходящую модель и материал, а также принять соответствующие меры.

Высокотемпературные жидкости могут изменять характеристики потока, особенно вязкость, что может повлиять на точность показаний расходомера. Поэтому для высокотемпературных жидкостей выбор вихревого расходомера с температурной компенсацией имеет решающее значение.

Кориолисовый расходомер

Кориолисовый массовый расходомер — это прибор для измерения расхода, использующий метод прямого измерения массового расхода. Он позволяет точно измерять массовый расход жидкости в трубопроводе. Он отличается высокой стабильностью, надёжностью, широким диапазоном измерений и подходит для высоковязких жидкостей. Максимальная рабочая температура составляет 350 °C.

Расходомер с овальной шестерней

Благодаря таким преимуществам, как высокая точность, применимость к высоковязким жидкостям, простая конструкция и широкий спектр применения, расходомер с овальными шестернями стал важным инструментом в области измерения расхода.

Целевой расходомер

Расходомеры с целевым датчиком, также известные как расходомеры силы сопротивления. Они вставляют мишень (элемент сопротивления), обычно плоский диск или сферу с удлинительным стержнем, в поле потока. Затем они измеряют силу сопротивления, действующую на вставленный мишень, и преобразуют её в скорость потока.

Диаметр	Φ10 ~ Φ2000, больше диаметр трубы могут быть настроены
Температура	-196 ° C ~ 500 ° С
Давление	0 ~ 42MPa
Средний	газ, жидкость (в том числе высоковязкая жидкость, суспензия), пар;
Скорость потока	Подходит для низкоскоростных сред, измеримый минимум скорость потока составляет 0.08 м/с

Индивидуальные решения для высокотемпературных расходомеров

Измерение расхода высокотемпературного асфальта

FAQ

Высокотемпературный расходомер специально разработан с использованием материалов и конструктивных особенностей, позволяющих выдерживать экстремальные температуры. Это включает в себя использование высокотемпературных сплавов, таких как инконель или хастеллой, для деталей, контактирующих с измеряемой средой, а также такие конструктивные решения, как выносная электроника или удлиненные горловины для изоляции чувствительных компонентов от источника тепла. Стандартный расходомер в таких условиях выйдет из строя как механически, так и электронно.

Как правило, нет. Хотя кориолисовы расходомеры обеспечивают исключительную точность, их работа основана на точной механической вибрации расходомерных трубок. При температурах, приближающихся к 500 °C, даже специальные металлические сплавы теряют необходимую прочность и эластичность, что делает эту технологию непригодной. Для перегретого пара в этом диапазоне температур гораздо более распространённым и надёжным выбором является высокотемпературный вихревой расходомер или дифференциальный манометр.

Газы значительно расширяются при нагревании, что приводит к уменьшению их плотности. Объёмный расходомер (измеряющий м³/ч) может показывать высокий расход, что может ввести в заблуждение, поскольку он измеряет большой объём газа низкой плотности. Массовый расход (измеряющий кг/ч) подсчитывает фактическое количество молекул, проходящих через точку, что является критической переменной для химических реакций, управления горением и материального баланса. Массовый расход не зависит от температуры и давления.

Стандартные вихревые расходомеры обычно рассчитаны на диапазон температур около 400–450 °C. Однако производители предлагают специальные высокотемпературные версии с такими особенностями, как удлиненная горловина для отвода тепла и специализированная сенсорная технология. Эти модели могут значительно расширить рабочий диапазон, а некоторые модели способны работать с перегретым паром или газами при температурах значительно выше 500 °C.

Высокая температура влияет на расходомер перепада давления двумя способами. Во-первых, она изменяет плотность и вязкость жидкости, что необходимо учитывать при расчёте расхода. Для компенсации в реальном времени требуется дополнительный датчик температуры и вычислитель расхода. Во-вторых, экстремально высокая температура может привести к расширению или деформации первичного элемента (например, диафрагмы), что изменит его точные размеры и приведёт к неточностям. Правильный выбор материалов и проектирование имеют решающее значение для минимизации этих эффектов.

Это возможно, но со значительными ограничениями. Для защиты от тепла трубы требуются специальные высокотемпературные преобразователи в сочетании с волноводами или буферными материалами, что часто ограничивает их температуру до 600 °C. Что ещё важнее, для них требуется очень чистая однофазная жидкость. Они не подходят для большинства применений с паром (из-за возможной конденсации) или для грязных дымовых газов, которые являются распространёнными высокотемпературными применениями.

Для горячей и коррозионной жидкости совместимость материалов является главным приоритетом. Выбор технологии (например, вихревой, дифференциальный) имеет второстепенное значение по сравнению с обеспечением того, чтобы все детали расходомера, контактирующие с измеряемой средой, были изготовлены из материала, стойкого к химическому воздействию при рабочей температуре. Это, вероятно, потребует использования экзотического сплава, например, Hastelloy C-276, вместо стандартной нержавеющей стали. Несоблюдение этого требования приведёт к быстрому выходу расходомера из строя и потенциальной опасности.

Сложности измерения расхода при высоких температурах выходят за рамки простого считывания показаний; они также связаны с работой с высокотемпературными средами и агрессивными средами. Высокотемпературные расходомеры должны не только быть совместимыми с высокотемпературными средами, но и гарантировать высокую точность измерений.

Высокотемпературные дифференциальные расходомеры, вихревые расходомеры и тепловые массовые расходомеры Sino-Inst выдержали испытание временем и обладают широкой областью применения. Независимо от того, измеряете ли вы высокотемпературный газ или высокотемпературную жидкость, процесс выбора требует тщательной оценки среды, условий процесса и эксплуатационных характеристик.

Мы надеемся помочь вам превратить ваш выбор высокотемпературного расходомера в основу стабильной, эффективной и безопасной промышленной эксплуатации. Свяжитесь с нашими специалистами по продажам!

Тип технологии	Принцип работы	Типичная максимальная температура	Подходящие жидкости	Ключевые преимущества	Ключевые ограничения
Расходомер дифференциального давления (DP)	Измеряет падение давления на ограничении (принцип Бернулли).	>1000°C (при правильной конструкции)	Жидкости, газы, пар	Высокая универсальность, понятность, отсутствие движущихся частей в потоке.	Требуется компенсация давления/температуры для массового расхода; возможно засорение.
Вихревой расходомер	Измеряет частоту вихрей, исходящих от плохо обтекаемого тела (эффект фон Кармана).	~420°C (стандартно); выше при специальной конструкции.	Жидкости, газы, пар	Прочный, без подвижных частей, подходит для пара, высокая точность.	Требуется минимальная скорость потока; не подходит для очень вязких жидкостей.
Тепловой массовый расходомер	Измеряет теплопередачу от нагретого датчика к жидкости.	~350°C (с выносной электроникой); доступны более высокие значения.	Чистые газы	Прямое измерение массового расхода, высокая чувствительность при малых расходах.	В первую очередь для газов; чувствителен к налетам и влаге.
Ультразвуковой (транзитный) расходомер	Измеряет разницу во времени распространения ультразвуковых импульсов по потоку и против него.	~600°C (с высокотемпературными преобразователями/буферами).	Чистые жидкости, газы	Неинтрузивный (накладной), без перепада давления.	Требуется чистая жидкость; на точность могут влиять перепады температур.
Кориолисовый расходомер	Измеряет вибрацию трубки, вызванную инерцией текущей массы (эффект Кориолиса).	~350°C (специальные модели); ограничено материалом трубки.	Жидкости, Газы	Высочайшая точность, прямой массовый расход, измерение плотности.	Очень дорогой, ограниченная доступность при высоких температурах, может быть тяжелым.
Расходомер с овальной шестерней	Измеряет расход жидкости путём вращения двух овальных шестерён, находящихся в зацеплении. Разница давлений жидкости приводит шестерни во вращение.	~350°C (специальные модели);	Жидкости (особенно жидкости с высокой вязкостью)	Измерение стабильно, надежно и высокоточно. Основная погрешность обычно составляет 0.5%R и может достигать 0.2%R. Особенно подходит для измерения высоковязких жидкостей.	Необходимо обеспечить достаточный расход измеряемой среды для предотвращения влияния утечек на точность измерений. Если жидкость содержит твердые частицы, перед трубопроводом необходимо установить фильтр; если жидкость содержит газ, следует установить систему отвода пара.
Целевой расходомер	Расходомер резистивного типа, сконструированный по принципу силового уравновешенного датчика перепада давления.	-196 ℃ ~ + 500 ℃	Жидкости, газы, пар	Имеет встроенную компенсацию температуры и давления. Способен напрямую выводить показания массового расхода или стандартных кубических метров в минуту.	Высокие затраты на установку и узкий диапазон расхода.

Проблемы измерения расхода при высоких температурах

Рекомендуемые высокотемпературные расходомеры

Расходомер газа высокой температуры

Вихревой расходомер

Тепловой массовый расходомер

Расходомер Annubar

Расходомер жидкости высокой температуры

Вихревой расходомер

Кориолисовый расходомер

Расходомер с овальной шестерней

Целевой расходомер

Индивидуальные решения для высокотемпературных расходомеров

FAQ