Выбор технологии для блочного узла учёта химической продукции начинается с трёх вопросов: проводит ли жидкость электрический ток, что нужно продаже или процессу — масса или объём, и требуется ли дополнительно плотность или концентрация. Ответы сужают выбор типа расходомера. Затем материал смачиваемых деталей подбирают по данным производителя расходомера о совместимости для фактических концентрации, температуры и примесей продукта, а не просто по материалу трубопровода. Блок в исполнении на раме (skid) объединяет расходомер, запорную арматуру, фильтр, измерение давления и температуры и элементы управления.
Первое разделение: проводящая ли среда
Электромагнитные расходомеры измеряют напряжение, наводимое при движении проводящей жидкости в магнитном поле. У них нет движущихся частей, проточная часть полнопроходная, потери давления малы, и их широко рассматривают для водных растворов кислот, щелочей и солей. Однако принцип требует, чтобы проводимость жидкости была выше минимального значения. Этот минимум не является универсальной константой: в технических данных производителей он различается даже для разных типоразмеров одной серии. Многие органические растворители и углеводороды оказываются ниже этого порога и электромагнитным методом не измеряются.
Кориолисовые массовые расходомеры от проводимости не зависят и измеряют массовый расход напрямую. Тот же прибор выдаёт плотность и температуру среды, поэтому можно рассчитать объём, а для двухкомпонентных растворов — концентрацию. Благодаря многопараметричности кориолисовые расходомеры часто выбирают для многопродуктовых химических терминалов, но тонкие вибрирующие трубки делают выбор материала особенно ответственным.
Технология | Сильная сторона в химии | Ограничение |
Электромагнитный расходомер | Нет движущихся частей, малые потери давления, футеровка и электроды подбираются под агрессивные водные растворы | Требование минимальной проводимости; измеряет объём, для массы нужна плотность |
Кориолисовый расходомер | Прямое измерение массы, плотности и температуры; не зависит от проводимости; подходит для расчёта концентрации | Риск локальной коррозии и усталости тонких трубок; газ и отложения искажают показания |
Объёмный (камерный) счётчик | Учёт объёма вязких непроводящих чистых жидкостей | Движущиеся части и малые зазоры; ограничен для абразивных сред и сред с твёрдыми частицами |
Турбинный счётчик | Учёт объёма чистых маловязких продуктов | Чувствителен к изменению вязкости; материал опор должен быть совместим с продуктом |
Смачиваемые материалы нельзя копировать со спецификации трубопровода
Самая частая ошибка при учёте химической продукции — назначать материал смачиваемых деталей расходомера таким же, как у трубопровода. Руководство по коррозии одного из производителей кориолисовых расходомеров объясняет, почему этого недостаточно: при выборе труб циклическая нагрузка обычно не учитывается, а трубки расходомера вибрируют постоянно. Испытания на общую (равномерную) коррозию не выявляют локальных видов коррозии — питтинга, межкристаллитной коррозии, коррозионного растрескивания под напряжением, коррозионной усталости, — а на вибрирующей трубке локальная коррозия может инициировать усталостную трещину.
То же руководство подчёркивает, что небольшие изменения температуры, концентрации или содержания примесей могут изменить совместимость, а выбор материала в конечном счёте остаётся за пользователем. Поэтому порядок такой: определить фактическую спецификацию продукта, изучить данные производителя о совместимости для этого продукта и условий, а при отсутствии данных или пограничном случае — обратиться к производителю или провести испытания. Для кориолисовых расходомеров предлагаются нержавеющие стали, супердуплекс, никелевые сплавы, титан и тантал; какой материал подходит, зависит только от продукта.
В электромагнитных расходомерах с продуктом контактируют футеровка и электроды. Футеровку оценивают по температуре и химической стойкости, электроды — по коррозии и склонности к образованию налёта, способного исказить измерительный сигнал. И здесь выбор опирается на данные производителя для конкретного продукта.
Прокладки и присоединения
Даже при подходящем корпусе расходомера отдельно проверяются фланцевые прокладки, уплотнительное кольцо крышки фильтра, уплотнения арматуры и присоединения преобразователей. Если через один блок проходят несколько продуктов, уплотнения выбирают по самому агрессивному из них. Меньше фланцев — меньше мест возможной утечки, а под оставшимися предусматривают поддон или сбор утечек. Уплотнения и сбор утечек для агрессивных сред рассмотрены на странице о перекачке коррозионно-активных жидкостей.
Плотность и концентрация
Измеряемые кориолисовым расходомером плотность и температура позволяют рассчитать концентрацию двухкомпонентного раствора, если известна зависимость между плотностью, температурой и концентрацией для растворителя и целевого компонента. Документация производителя рекомендует настраивать расчёт только на фактическое рабочее окно: чем оно шире, тем больше линеаризация и ниже точность. Третий компонент, растворённый газ или выход температуры за диапазон искажают результат. Поэтому поточная концентрация служит для непрерывного контроля и регулирования, а не заменяет лабораторный анализ.
Технологический учёт и дозирование
Многие узлы учёта на химических предприятиях служат технологическим задачам — питанию реактора, соотношению смешения, внутренним перекачкам между резервуарами, — а не коммерческому учёту. Здесь на первый план могут выходить повторяемость, диапазон измерений и быстрый сигнал в систему управления. На линиях дозирования с малым расходом типоразмер проверяют так, чтобы расход не оказался у нижней границы диапазона. Пропорциональное дозирование присадок и перекачки с точной отсечкой заданной дозы рассмотрены на отдельных страницах.
Очистка при смене продукта
Если один блок будет работать с несколькими продуктами, его изначально проектируют дренируемым: положение и ориентацию расходомера выбирают так, чтобы продукт не оставался в трубках, избегают застойных зон, ставят дренажи в нижних точках и воздушники в верхних. Промывочная среда тоже химическое вещество: она не должна реагировать с продуктом и должна быть совместима с материалами расходомера и уплотнений. Процедура смены продукта определяет, как остаток промывочной среды в расходомере повлияет на первую порцию следующего продукта.
Критерии проектирования
Параметр | Почему важен для проекта | На что влияет |
Электропроводность | Определяет применимость электромагнитного принципа | Электромагнитная или независимая от проводимости технология |
Концентрация, температура, примеси | Меняют совместимость и риск локальной коррозии | Материалы трубок, футеровки, электродов и уплотнений |
Вязкость и твёрдые частицы | Влияют на работу расходомера и износ | Выбор технологии и фильтра |
Вероятность газа или пузырьков | Искажают и расход, и плотность | Противодавление, газоотделение, ориентация монтажа |
Назначение измерения | Технологический учёт, дозирование и коммерческий учёт предъявляют разные требования | Способ поверки, регистрация, пломбирование |
Число продуктов | Общий блок усложняет очистку и выбор уплотнений | Дренируемая компоновка, промывочные штуцеры |
Взрывоопасная зона и окружающая среда | Определяют вид взрывозащиты для горючих продуктов | Выбор преобразователей и шкафов |
Работа с TLY Enerji
В проектах узлов учёта химической продукции TLY Enerji может помочь с анализом технологических данных для выбора между электромагнитной, кориолисовой и другими технологиями, поставкой расходомеров и приборов, интеграцией данных в системы ПЛК или SCADA, а также с монтажом и пусконаладкой. Какие данные производителя о совместимости станут основой выбора материала и кто даёт окончательное согласование материала, определяется в начале проекта.
Что нужно для описания блока
· Наименование продукта, полный диапазон концентраций и температур, известные примеси
· Значение электропроводности или указание, водная это среда или органическая
· Минимальный, номинальный и максимальный расход, а также минимальный расход на линиях дозирования
· Назначение: управление процессом, дозирование, внутренняя перекачка или коммерческий учёт
· Нужен ли выход по плотности или концентрации
· Число продуктов через блок и частота их смены
· Материал существующей линии, стандарт присоединений и класс взрывоопасной зоны
Связанные страницы
· Коммерческий учёт химической продукции: Как измеренное количество становится основой расчётов.
· Перекачка коррозионно-активных жидкостей: Насосы, футеровки и сбор утечек для кислот и щелочей.
· Порционный учёт химической продукции: Рецептурные дозы и управление отсечкой.
· Дозирование присадок на химических терминалах: Пропорциональное дозирование и его контроль.
Часто задаваемые вопросы
Какие химические среды не измеряет электромагнитный расходомер?
Жидкости с проводимостью ниже минимально допустимой для данного прибора: многие органические растворители, углеводороды и некоторые жидкости высокой чистоты. Поскольку минимальная проводимость зависит от производителя, модели и даже типоразмера, для пограничных продуктов нужно сверяться с техническими данными конкретного прибора или рассматривать технологию, не зависящую от проводимости, например кориолисовую.
Можно ли взять материал расходомера таким же, как у трубы?
Не всегда. При выборе труб циклическая нагрузка обычно не учитывается, а трубки кориолисового расходомера вибрируют постоянно, и локальная коррозия может инициировать усталостную трещину. Руководства производителей прямо указывают, что материал расходомера нельзя выводить из сплава трубопровода. Выбор должен опираться на данные производителя расходомера для фактических концентрации и температуры продукта.
Может ли кориолисовый расходомер измерять концентрацию?
Для двухкомпонентных растворов — да, если известна зависимость концентрации от плотности и температуры. Расчёт надёжен только в заданном рабочем окне; третий компонент, растворённый газ или температура вне диапазона его искажают. Поэтому поточное измерение концентрации применяют прежде всего для непрерывного контроля и регулирования, а основой приёмки качества остаётся лабораторный анализ.
Подойдёт ли один узел учёта для разных химических продуктов?
Да, если продукты совместимы между собой и с материалами блока, блок дренируемый, а смена продукта выполняется по установленной процедуре. Уплотнения выбирают по самому требовательному продукту, отдельно проверяют совместимость промывочной среды. Для несовместимых продуктов целесообразны отдельные блоки или хотя бы отдельные измерительные линии.