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Jul 15, 2023

Verwendung von Durchflussmessern zur Verbesserung der Kesseleffizienz

Thermische Durchflussmesser funktionieren gut, weil das optimale Brennstoff-Luft-Verhältnis für eine effiziente Verbrennung in Kesseln auf Massenbasis und nicht auf Volumenbasis berechnet wird. Diese Funktion erschien ursprünglich im Juni

Thermische Durchflussmesser funktionieren gut, weil das optimale Brennstoff-Luft-Verhältnis für eine effiziente Verbrennung in Kesseln auf Massenbasis und nicht auf Volumenbasis berechnet wird. Diese Funktion erschien ursprünglich in der Juni-Ausgabe 2022 des InTech-Magazins.

Informieren Sie sich über Ihre Optionen bei der Auswahl der geeigneten Durchflussmessertechnologie zur Messung von Erdgas, Wasser und Dampf bei der Stromerzeugung. In vielen Chemiefabriken stammt der von der Anlage verbrauchte Strom aus einem Erdgaskraftwerk oder einem Blockheizkraftwerk, das Abgasströme verbrennt. In großen Kesseln (Abbildung 1) führen Kraftwerke Luft und Brennstoff (Erdgas, Abgas, Öl oder Kohle) zur Verbrennung zusammen, wodurch Wärme entsteht. Durch die Hitze kocht das Wasser und es entsteht Dampf. Der Dampf strömt durch eine Turbine, wodurch diese in Drehung versetzt wird und so Strom erzeugt wird.

Die Stromerzeugung erfordert Zuluft und Brennstoff für die Verbrennung. Für eine effiziente Verbrennung in den Kesseln müssen Ingenieure das Luft- und Gasverhältnis genau messen. Zu viel Gas ist verschwenderisch, gefährlich und kostspielig; Zu wenig erzeugt eine unzureichende Flamme, um das Wasser effizient zum Kochen zu bringen.Blenden- und Turbinenradzähler: Traditionell erfolgt die Überwachung der Brenngaszufuhr zu den Kesseleinheiten mit einer Blende oder einem Turbinenradzähler. Dies sind jedoch nicht die besten Messgeräte für diese Anwendung, da sie anfällig für Ausfälle sind und häufige fachmännische Wartung erfordern, um eine genaue und zuverlässige Messung zu gewährleisten. Auch eingeschränkte Rohrleitungsbedingungen können den Ingenieuren Kopfschmerzen bereiten. Beispielsweise erfordert ein Blendenmessgerät 10 bis 50 Durchmesser vorgeschalteter Rohrleitungen, um die Auswirkungen von Strömungsstörungen zu beseitigen. Da lange gerade Rohrstrecken schwer zu finden sind, werden die meisten Durchflussmesssysteme durch unterschiedliche Strömungsprofile innerhalb des Rohrs beeinträchtigt. Der größte Grund zur Sorge besteht darin, dass Blenden- und Turbinenzähler den Volumendurchfluss messen. Zur Berechnung oder Ableitung des Massendurchflusses sind zusätzliche Druck-, Temperatur- und Differenzdrucksensoren sowie ein Durchflussrechner erforderlich (Abbildung 2). Dies verschlechtert nicht nur die Genauigkeit der Durchflussmessung, sondern die Installations- und Wartungskosten bei dieser Art der kompensierten Messung erhöhen auch die Betriebskosten.

Wasser ist außerdem eine teure Strömungsenergie und eine begrenzte Ressource. Bei Kesselanwendungen ist es wichtig, den Speisewasserzufluss zum Kessel genau zu messen, da Benutzer die Effizienz messen müssen, mit der der Kessel dieses Speisewasser in Dampf umwandelt (Abbildung 1).Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmesser: Obwohl Benutzer das Einlasswasser mit einem volumetrischen Wirbeldurchflussmesser messen könnten, sind Clamp-on-Ultraschalldurchflussmesser aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit und Anwendungsflexibilität ideal für Wasserdurchflussanwendungen. Sie erreichen eine hohe Genauigkeit bei niedrigen und hohen Durchflussmengen, sparen Zeit, ohne dass Rohre geschnitten oder Prozesse abgeschaltet werden müssen, und werden nicht durch externe Geräusche beeinträchtigt. Fortschritte in der Ultraschalltechnologie verfügen nun über integrierte Software und Apps, die die Installation des Messgeräts vereinfachen und ein visuelles Signal dafür liefern, dass die Installation korrekt durchgeführt wurde.

Der Dampf des Kessels muss genau gemessen werden, um festzustellen, ob der Kessel die erwartete Dampfmenge produziert oder für eine höhere Effizienz optimiert werden muss (Abbildung 1). Traditionell wurde der Dampfdurchfluss mit einem Differenzdruckgerät, typischerweise einer Messblende, gemessen. Bei solchen Geräten handelt es sich jedoch grundsätzlich um Volumendurchflussmessungen. Druck- und Temperaturänderungen verändern den Massendurchsatz des Dampfes. Selbst eine „kleine“ Änderung des Dampfdrucks um 10 Prozent führt zu einem Fehler von 10 Prozent beim nicht kompensierten Massenstrom. Das bedeutet, dass in einer typischen Differenzdruckmessanlage der Volumenstrom durch Messung von Temperatur und Druck kompensiert werden muss. Diese drei Messungen (ΔP, T und P) werden in einen Durchflusscomputer integriert, um den Massendurchfluss zu berechnen. Multivariable Wirbeldurchflussmesser mit Einschub. Multivariable Wirbeldurchflussmesser mit Einschub messen die Dampfproduktion von Kesseln genauer. Ein Einsteckwirbel-Durchflussmesser mit einem Prozessanschluss misst gleichzeitig Massendurchfluss, Temperatur, Druck, Volumendurchfluss und Flüssigkeitsdichte. Die Dichte von gesättigtem Dampf variiert entweder mit der Temperatur oder dem Druck, während sich überhitzter Dampf mit der Temperatur und dem Druck ändert. Daher stellen multivariable Wirbeldurchflussmesser sicher, dass die Dichteberechnungen des Durchflussmessers und damit auch die Messungen des Massendampfdurchflusses korrekt sind. Diese Funktion erschien ursprünglich im Juni 2022 Ausgabe des InTech-Magazins.

Scott A. Rouse ist Vizepräsident für Produktmanagement bei Sierra Instruments.

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