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燃油流量计选型方案

时间:2017/07/08来源:未知

【摘 要】文中通过对中基罗安达电厂燃油流量计选型方案的研究、讨论,旨在为电站运行选用经济适用的燃油流量计提供选型技术引导。
  中基罗安达电厂是中南电力设计院工程总承包企业承接的座蒸汽-联合循环电站总承包项目,燃气轮机燃料采用0 号轻柴油+20 号重油,该电站燃油系统和一般燃煤电站以轻柴油为点火燃料的燃油系统有着很大的不同,燃油流量的测量对整个电站的经济运行起着至关重要的作用,因此燃油流量计的选型也就成了其中的关键技术。
 
1、中基罗安达电厂概述:
1.1、电厂主要设备先容:
  中基罗安达发电厂距安哥拉首都罗安达约 55km,距维阿纳火车站约 30km,厂址紧邻中基罗安达 5000t/d 熟料水泥厂。本期工程建设 2×36MW+1×37MW 燃机联合循环机组。燃气轮机采用美国 GE 企业生产的 PG6541B 型燃气轮机;汽轮发电机组也采用美国 GE 企业生产的单缸、轴向排汽、凝汽式汽轮发电机组。余热锅炉采用南京奥能锅炉有限企业生产的非补燃、三压、卧式自然循环余热锅炉,带整体式除氧器。
1.2、 电厂燃油系统先容:
  本工程燃气轮机使用燃料为0号轻柴油和180号重油两
          表 1 燃油流量测量表        
                   
                数量  
    序号 编号 用途 仪表名称 规 范 及 型 式 单位     安装地点
                每台 总计  
                   
          防爆型;4~20mA;燃油压力:4MPa;吹扫温度:210℃;        
1 54FT01 重油卸油泵出口母管流量 重油流量计   1 1 就地,水平安装
            流量:200m3/h;管道规格:Φ273x7        
          防爆型;4~20mA; 燃油压力: 2.5MPa;吹扫温        
2 54FT02 轻柴油卸油泵出口母管流量 轻油流量计   1 1 就地,水平安装
          度:210℃;流量:200m3/h;管道规格:Φ219x6        
          防爆型;4~20Ma;燃油压力: 2.5MPa;温度: 20℃;流        
3 54FT03 轻柴油供油泵出口母管流量 轻油流量计   1 1 就地,水平安装
          量:30m3/h;管道规格:管道规格:Φ89x4        
          防爆型;4~20mA;燃油压力: 2.5MPa;温度: 20℃;流        
4 54FT04 轻柴油回油流量 轻油流量计   1 1 就地,水平安装
          量:30m3/h;管道规格:管道规格:Φ89x4        
          防爆型;4~20mA; 燃油压力:4MPa;吹扫温度:210        
5 54FT05 重油供油泵出口母管流量 重油流量计   1 1 就地,水平安装
          ℃;流量:30m3/h;管道规格:Φ108x4.5        
          防爆型;4~20mA;燃油压力:4MPa;吹扫温度:210℃;        
6 54FT06 重油回油流量 重油流量计   1 1 就地,水平安装
            流量:30m3/h;管道规格:Φ108x4.5        
          防爆型;4~20mA; 燃油压力:2.5MPa;温度: 20℃;;        
7 54FT07 轻柴油供油泵出口母管流量 轻油流量计   1 1 就地,水平安装
            流量:1m3/h;管道规格:Φ32x2.5        


种燃料,燃气轮机启停采用轻柴油,正常运行采用重油或轻柴油。本期设置 3 座 5000m3 重油储油罐,同时设置 3 座 500m3 重油日用储油罐,油罐通过防火堤与周围隔离。本期设置 2 座 500m3 轻柴油储油罐,油罐通过防火堤与周围隔离。
  3 座 500m3 重油日用储油罐采用辅助蒸汽进行加热,当停机时,用辅助蒸汽管道对重油管道进行吹扫,辅助蒸汽压力 0.8MPa,温度 210℃。
   表 1 显示,中基罗安达电厂的燃油流量测量分为重油流量测量和轻油流量测量两部分。
   180 号重油参数:发热量:9100;粘度:40~60;密度:0.91(g/cm3);凝点:0.01(℃);含硫量:0.2(%);水分:0(%);闪点:35(℃);分类:常压重油。
   0 号轻柴油参数为常规。
 
2、燃油流量计选型方案先容:
  目前国内燃油流量计有以下三种测量原理。
 
2.1、科式力流量测量原理:
  科式力流量计又称为科里奥利质量流量计。这是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。
  科氏力流量计结构有多种形式,一般由振动管与转换器组成。振动管(测量管道)是敏感器件,有 U 形、Ω 形、环形、直管形及螺旋形等几种形状,也有用双管等方式,但基本原理相同。下面以 U 形管式的质量流量计为例先容。
种燃料,燃气轮机启停采用轻柴油,正常运行采用重油或轻柴油。本期设置 3 座 5000m3 重油储油罐,同时设置 3 座 500m3 重油日用储油罐,油罐通过防火堤与周围隔离。本期设置 2 座 500m3 轻柴油储油罐,油罐通过防火堤与周围隔离。  3 座 500m3 重油日用储油罐采用辅助蒸汽进行加热,当停机时,用辅助蒸汽管道对重油管道进行吹扫,辅助蒸汽压  力0.8MPa,温度 210℃。  表1 显示,中基罗安达电厂的燃油流量测量分为重油流量测量和轻油流量测量两部分。  180 号重油参数:发热量:9100;粘度:40~60;密  度:0.91(g/cm3);凝点:0.01(℃);含硫量:0.2(%);水分:0(%);闪点:35(℃);分类:常压重油。  0 号轻柴油参数为常规。  2 燃油流量计选型方案先容  目前国内燃油流量计有以下三种测量原理。  2.1科式力流量测量原理  科式力流量计又称为科里奥利质量流量计。这是一种利  用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。  科氏力流量计结构有多种形式,一般由振动管与转换器组成。振动管(测量管道)是敏感器件,有 U 形、Ω 形、环形、直管形及螺旋形等几种形状,也有用双管等方式,但基本原理相同。下面以 U 形管式的质量流量计为例先容。
图 1 所示为 U 形管式科氏力流量计的测量原理示意图。 U 形管的两个开口端固定,流体由此流入和流出。U 形管顶端装有电磁激振装置,用于驱动 U 形管,使其铅垂直于 U 形管所在平面的方向以 O-O 为轴按固有频率振动。U 形管的振动迫使管中流体在沿管道流动的同时又随管道作垂直运动,此时流体将受到科氏力的作用,同时流体以反作用力作用于 U 形管。由于流体在 U 形管两侧的流动方向相反,所以作用于 U 形管两侧的科氏力大小相等方向相反,从而使 U 形管受到一个力矩的作用,管端绕 R—R 轴扭转而产生扭转变形,该变形量的大小与通过流量计的质量流量具有确定的关系。因此,测得这个变形量,即可测得管内流体的质量流量。
   设 U 形管内流体流速为u ,U 形管的振动可视为绕 O-O 为轴的瞬时转动,转动角速度为w 若流体质量为 m ,则其上所作用的科氏力为 F = 2mw ´ u ,式中 F 、w 、u 均为矢量, w 是按正弦规律变化的。U 形管所受扭力矩为
M = F1 r1 + F2 r2 = 2 Fr = 4mw ur
科氏力流量计能直接测得气体、液体和浆液的质量流量,也可以用于多相流测量,且不受被测介质物理参数的影响。根据质量流量计的原理可得知,质量流量计能够很好的测量重油流量,重油中含有细小杂质也不影响通过性。
  质量流量计的主要特点有:度高(可达到 0.2 级),内部无可动部件,仪表从出厂到使用过程中都有良好的稳定性;量程比宽,无机械传动机构,体积小,重量轻,便于维护;配合数字化显示仪表,方便直观地得到流体在线测量值。
   目前市面上优质的质量流量计只有进口品牌,价格较高。
 
2.2 速度式流量计1
 
2.2.1 转子流量计流量测量方法和仪表的选用
 浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中 , 圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动,与浮子重量平衡后,通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上***常用的,对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质,由于玻璃材质的本身易碎性,关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计。
 
2.2.2 转子流量计的工作原理
   转子流量计由两个部件组成,转子流量计一件是从下向上逐渐扩大的锥形管;转子流量计另一件是置于锥形管中且可以沿管的中心线上下自由移动的转子。转子流量计当测量流体的流量时,被测流体从锥形管下端流入,流体的流动冲击着转子,并对它产生一个作用力(这个力的大小随流量大小而变化);当流量足够大时,所产生的作用力将转子托起,并使之升高。同时,被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面,从上端流出。当被测流体流动时对转子的作用力,正好等于转子在流体中的重量时(称为显示重量),转子受力处于平衡状态而停留在某一高度。分析表明;转子在锥形管中的位置高度,与所通过的流量有着相互对应的关系。因此,观测转子在锥形管中的位置高度,就可以求得相应的流量值。
   转子流量计的主要特点有:转子流量计是工业上和实验室常用的一种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量通过管道直 径 D<150mm 的小流量,也可以测量腐蚀性介质的流量。使用时流量计必须安装在垂直走向的管段上,流体介质自下而上地通过转子流量计。
 
2.3 容积式流量计2
  又称为定排量流量计,简称 PD 流量计,在流量仪表中是精度***高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。
  容积式流量测量是采用固定的小容积来反复计量通过流量计的流体体积。所以,在容积式流量计内部必须具有构成一个标准体积的空间,通常称其为容积式流量计的 “计量空间”或“计量室”,这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成,容积式流量计的工作原理为:流体通过流量计,就会在流量计进出口之间产生一定的压力差,流量计的转动部件(简称转子)在这个压力差作用下特产生旋转,并
  将流体由入口排向出口,在这个过程中,流体一次次地充满流量计的“计量空间”,然后又不断地被送往出口,在给定流量计条件下,该计量空间的体积是确定的,只要测得转子的转动次数,就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。在油系统的测量中,又以椭圆齿轮流量计和双转子流量计(又称为螺杆流量计)***为常用。容积式流量计的主要特点:计量精度高、安装管道条件对计量精度没有影响、可用于高粘度液体的测量、范围度宽、直读式仪表无需外部能源可直接获得累计,总量清晰明了,操作简便。
  下面对以上三种类型的流量计进行技术参数的对比,其中容积式流量计选择适合燃油流量测量的螺杆流量计和椭圆齿轮流量计。 所以适合重油流量测量的是质量流量计和容积式流量计,但是由于容积式流量计的原理,决定了重油中的细小杂质可能无法顺利通过,这就需要相应提高流量计上游滤网的要求。
②轻油粘度低,且轻油管道一般没有高温伴热和吹扫的需求,所以以上各种类型的流量计都能适应轻油流量的测量。
综上所述,燃油流量计选型原则如下:
  重油部分流量测量可采用耐高温质量流量计或耐高温容积式流量计,从经济性考虑,容积式流量计性价比更高。轻油流量测量原则上选择以上任意一种流量计均可,但从性价比方面考虑,容积式流量计仍是一种较好的选择。
 
3、结束语
  燃油流量计的选择是燃油电厂非常重要的一环,也是大多数燃煤电厂必须进行的仪表选型,本文通过对各种不同形式的燃油流量计对比并给出选型建议,希翼能为今后工程中的类似问题提供参考。
    表 2 各类型燃油流量计技术数据表      
               
    螺杆流量计          
性能 质量流量计     椭圆齿轮流量计 转子流量计
    (双转子流量计)          
             
工作原理 科氏力 **新容积式   容积式 速度式
精度 ±0.2%±零点漂移 ±0.2%   ±0.2%:±0.5% ±0.2%:±0.5%
重复性 ±0.07% ±0.07%   ±0.07%:±0.17% ±0.07%:±0.17%
介质温度 ≤350℃ ≤350℃   ≤350℃ ≤150℃
介质粘度 ≤500mPa.S ≤500mPa.S   ≤500mPa.S ≤20mPa.S(重油不能测量)
介质压力 ≤6.4MPa ≤6.4MPa   ≤6.4MPa ≤4MPa
适用于介质范围 汽油、柴油、重油、原油 汽油、柴油、重油、原油   汽油、柴油、重油、原油 汽油、柴油
压损(MPa)(Max.) 0.03 0.04   0.04 0.03    
口径范围(mm) 8—250 8—200   10—150 8—200
  使用流量为量程 20%—— 使用流量为量程 20%——70%之 使用流量为量程 20%——70%之间,并参考使用流量为量程 20%——70%之间,并参考现
口径选用原则              
  70%之间,并参考现场管径 间,并参考现场管径   现场管径 场管径
防爆等级 dⅡBT4 dⅡBT4   dⅡBT4 dⅡBT4
输出电流 4∽20mA DC 4∽20mA DC   4∽20mA DC 4∽20mA DC
    宽(与质量流量计相当) 较宽(相当质量流量计 70%)(0.04— 宽(与质量流量计相当)
流量范围 宽(0.04—600T/h)            
    (0.04—400m3/h)   190m3/h) (0.04—400m3/h)
使用寿命 长(10 年左右) 长(10 年左右)   较长(8 年左右) 长(10 年左右)
流量单位 T/h M3/h   M3/h M3/h
价格 便宜   便宜

通过原理和技术参数的对比,可以看出:
①螺杆流量计耐高温能力及适应介质粘度能力较强,决定了它能够适应重油流量测量。转子流量计无法适应重油的高粘度,以及重油管道伴热和停机蒸汽吹扫时耐高温的要求。

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