应用案例

Pacific Klamath Energy(PKE)运转着一个为Klamath Falls,或者说为约450,000用户提供电能的500MW联合发电站。该厂还为当地一家拥有约100名员工的木制品加工厂提供蒸汽汽源等服务。PKE是俄勒冈州波特兰市PPM Energy公司的一个分支。PPM Energy公司还涉足全美的天然气能源、风能以及太阳能项目。

联合发电站位于Klamath Falls一块25英亩的土地上,临近锅炉设施。该厂的联合发电电能,具有95%以上的可靠性,是通过三个不同的蒸汽系统来进行扩增的。


低端范围的流量问题

为了能够准确出具联合发电设备及其它用户的账单,必须提供准确可靠的汽源蒸汽使用量数据。不幸的是,若不对管道系统做主要改变并购买新的嵌入式探测器,早先的差压流量计系统是无法测量低端范围的蒸汽流量的。进入发电设备的蒸汽流量速率平均为70,000pph,但最高可达150,000pph。用户传送点约1英里远,蒸汽条件被控制在320psig,具有10°F的过热或者更高。


提高低端流量测量精度

为解决此问题,PKE使用了McCrometer制造的V-Cone流量计,这是一种仍依赖于差压(DP)技术但在管道中使用了更尖端装置的流量计。进行应用检验后,McCrometer公司推荐将现用的仪器改为V-Cone设计。由于其构造的紧凑,只需对现有管道做很小的调整便可改造成新单元。

具有+0.5%精确度及+0.1%可重复性,流量范围超过10:1的V-Cone用于流量的精确度量时,通常只要求在传感器上游具有3个管道直径、下游具有1个管道直径的直管道。几乎所有其它类型的流量计都要求具有上游10个管道直径及下游5个管道直径的长度,以防止涡流及其他流体剖面扰动对测量准确度造成干扰。 


新流量计传感器只需对现有蒸汽管道的结构进行很小的改造。图片来源:McCrometer

当与其它传感科技相比较时V-Cone传感器可明显降低设备的占地需求,减少管道材料、相关的管架结构及安装劳力。在处理大管道直径时尤其有效。例如,当一只V-Cone安装在典型的36英寸蒸汽过程管道中,至多需要148英寸的直管道。其他工艺则需上游360英寸以及下游180英寸的长度。

不同于传统的差压设备,例如节流板和文丘里管,V-Cone设计的特色是更为精确,这是因为流体调节功能建立在基础器械中。V-Cone对流体流量进行调节,来为精确测量提供稳定的剖面。中央cone与流体流动相结合并改进其速度剖面以便能立即在下游制造一个低压力区。

压力差,即静态线压力及Cone下游所产生低压之间的差,可经由两个传感活栓来测量。一个活栓置于些许靠近Cone上游之处,另一活栓置于Cone自身的下游面。之后可将压力差代入伯努利等式以确定液体流动速率。

管道中Cone的中心位置在测量时优化了液体流动速率,当流体流经Cone时只产生很短暂的涡流。这些短时涡流为信号稳定产生一个低振幅、高频的信号,为连续精确地计量流体形成一个可重复的稳定流量剖面。


最小扰动下的精确度

McCrometer使流量计的两个端口与现有的蒸汽系统尺寸相匹配,并为流体读数提供多重活拴。一旦安装,提供的设备可确保+0.5%的流体精确度,用户可以使用与工厂初始校准相同的算法来进行检验。安装及有效期内的第三方校准费用都包含在产品价格内。