CC BY
73
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 627.8.09(075)
Х.К. Ташматов
к.т.н., доцент Энергетический факультет Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан Д.А. Маматкулов ст. преп. Энергетический факультет Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан С.К. Шогучкаров Студент Энергетический факультет Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В
НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Аннотация
В данной статье анализируются перспективности тепловых расходомеров и предлагается конструкция и основные достоинства разработанного бесконтактного теплового преобразователя расхода жидкости.
Ключевые слова
Нефтехимическая промышленность, тепловой преобразователь, расход, жидкость, бесконтактный, съемный, нагревательный элемент.
Анализ показывает, что по сравнению с системами управления другими отраслями народного хозяйства (машиностроение, горная, легкая и пищевая промышленности, энергетика и др.) наименее обеспечены первичными преобразователями расхода нефтеперерабатывающие и нефтехимические промышленности.
В последние годы широкое развития получили тепловые преобразователи расхода газов и жидкостей, отличающиеся простой и надежной конструкцией, возможностью получения электрического выходного сигнала и экономичностью в эксплуатации [1, с. 214]. Однако, серийно выпускаемые тепловые расходомеры предназначены в основном для газов. Так в России производятся расходомеры типов ТТМ-2, ДРГ и ИРГ; за рубежом фирмы Вrооks (США), Setаram (Франция) и другие выпускают тепловые расходомеры (табл. 1).
Ниже приводится описание наиболее распространенных в практике схем, а также тех методов и средств измерения, развитие которых, по нашему мнению, наиболее перспективно в ближайшие годы [3, с. 81].
Принцип действия тепловых расходомеров основан на нагреве потока вещества и измерении разности температур до и после нагревателя (калориметрические расходомеры) или на измерении температуры нагретого тела, помещенного в поток (термоанемометрические расходомеры).
При измерении расхода сред (вязких, агрессивных, дающих отложения и т.п.), когда нежелательно вводить в поток какие-либо элементы преобразователя, целесообразно использовать тепловые преобразователи с вспомогательным теплоносителем (хладагентом) [4, с. 35]. Конструкции тепловых преобразователей с вспомогательным теплоносителем, например водой, применялись для измерения расхода пульпы, шламы горячего гидрогенизата и других сред. В этих расходомерах вспомогательный поток воды протекает в межтрубном пространстве теплообменника (труба в трубе), а в основном трубопроводе движется поток измеряемой среды, о расходе которой судят по разности температур воды и среды, до и после теплообменника.
При измерении расхода высокотемпературных газов и жидкостей эффективными являются тепловые преобразователи со стабилизацией теплопотерь в окружающую среду [7, с. 78]. В этих преобразователях имеется вспомогательный нагревательный элемент (НЭ), который охватывает основной НЭ с наружной поверхности и автоматически с помощью специальной регулирующей схемы стабилизирует теплопотери в окружающую среду. Благодаря схемы стабилизации теплопотерь существенно увеличивается точность измерения.
Среди новых типов тепловых преобразователей расхода существенный интерес вызывают преобразователи, у которых ввод тепловой энергии в поток осуществляется практически безинерционно с помощью источников ИК или СВЧ излучения [2, с. 321]. В этих преобразователях успешно реализуется меточный метод измерения расхода. При этом информативными параметрами могут быть скорость переноса тепловой метки потоком, температура тепловой метки, зависящая от расхода, или темп охлаждения тепловой
180
метки в процессе ее движения. В меточных тепловых преобразователях расхода в качестве термочувствительных элементов могут быть использованы как безинерционные емкостные ячейки, так и, терморезистивные или термоэлектрические термометры. Конструкции меточных тепловых расходомеров применялись для измерения расхода разнообразных сред: органических соединений, кислот, щелочей и других агрессивных жидкостей.
Таблица 1.
Основные характеристики тепловых расходомеров
Наименование расходомеров Среда Расход, л/ч Давление, МПа Температур а, °С Постоянная времени,се Приведенн ая погрешност ь, %
Массовый расходомер «Ликвидам» (фирма SETARAM, Франция). Жидкость 50 30 10-40 6 ±2,0
Массовый расходомер «Флодам» (фирма SETARAM, Франция). Газ 50000 35 10-40 30 ±1,0
Массовый расходомер (фирма BROOKS, США). Газ 24000 30 0-65 3 ±1,0
ДРГ-3 (Россия). Газ 300 0,1 10-40 20 ±2,5
ИРГ-110 (Россия). Газ 12 1 10-40 10 ±2,0
РТ-Г-200 (Россия). Газ 200 30 5-45 60 ±2,5
РТ-Ж- 500 (Россия). Жидкость 500 30 5-45 50 ±2,5
ТТМ-2 (Россия). Жидкость 5000 30 0-70 10 ±1,0
В Ташкентском государственном техническом университете авторами разработан бесконтактный съемный тепловой преобразователь расхода жидкости (рис.1).
9 П
Рис. 1. Общий вид разработанного БСТПРЖ.
В различныххимико-технологических химико-технологических объектах необходимо контролировать и управлять расходами жидкости в трубопроводах. При этом контролируется не только скорость и расход воды, но в ряде случаев направление и наличие потока. Эти задачи могут быть решены с помощью бесконтактных тепловых преобразователей расхода жидкости (БТПРЖ).
Известные тепловые преобразователи имеют ограниченны функциональные возможности и при их установке необходимо останавливать технологический процесс. Предлагаемый нами БСТПРЖ имеет удовлетворительные технико-экономические показатели из-за того, что его можно устанавливать на производственном трубопроводе без его разрушения и остановки технологического процесса и способного контролировать кроме расхода ряд параметров потока: температуру, направление и наличие потока. Поэтому данного преобразователя можно считать многофункциональным преобразователем [5, с. 3].
Кроме того, разработанный БСТПРЖ является съемной, и её можно устанавливать на любом производственном участке трубопровода без его разрушения и остановки технологического процесса.
БСТПРЖ может быть применен в ирригационных и гидромелиоративных системах, в скважинах вертикального дренажа, в дождевальных машинах, в насосных станциях водоснабжения и в системах водяного охлаждения подшипников крупных насосных агрегатов и другие [6, с. 54].
БСТПРЖ является бесконтактным приборам и наиболее эффективны при измерении расходов различных жидкостей, в том числе загрязненных, агрессивных, пульсирующих и двухфазных потоков. Именно эти условия эксплуатации имеют место не только в химико-технологических систем и в гидромелиоративных и гидроэнергетических установках и других отраслях народного хозяйства. ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА БСТПРЖ:
- Высокая точность измерений;
- широкий диапазон измерений;
- стабильность метрологических характеристик;
- возможность работы на нестационарных потоках;
- нечувствительность к гидравлическим ударам;
- стойкость к загрязнениям;
- простота монтажа;
- простота и удобство в эксплуатации;
- отсутствие подвижных частей, подверженных износу.
Список использованной литературы:
1. Бобровников Г.Н., Новожилов Б.М., Сарафанов В.Г. Бесконтактные расходомеры.- М.: «Машиностроение», 1985. - 342 с.
2. Кремлевский П.П. Измерение расхода и количества жидкости, газа и пара. - М.: «Издательство стандартов», 1980. - 412 с.
3. Обновленский П.А., Соколов Г.А. Тепловые системы контроля параметров процессов химической технологии. - Л.: Химия, 1982. - 246 с.
4. Плаксин В.А., Голъцова Н.Е. Современные зарубежные средства измерения расхода и количества жидкостей и газов.// Автоматизация и контрольно - измерителъные приборы в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. - М.: ЦНИИТЭИнефтехим, 1985. С. 33-39.
5. Патент, № 1АР 04719. Бесконтактный съемный тепловой преобразователь расхода газа или жидкости. Авторы: Ташматов Х.К., Маматкулов Д.А. 20.05.2013 г.
6. Ташматов Х.К., Маматкулов Д.А. Бесконтактный тепловой преобразователь расхода газа или жидкости.// Датчики и системы. 2013. № 4. С. 53-55.
7. Ференец В.А. Полупроводниковые струйные термоанемометры. - М.: «Энергия», 1972. - 114 с.
© Х.К. Ташматов, Д.А. Маматкулов, 2015
