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关于加入双线系统对電磁流量計的影响

來源:作者:发表时间:2019-03-18 14:55:07

    一些化學制造工廠正在競爭生存,不僅在外部與其他全球公司競爭,而且在內部與其公司的全球設施競爭。其他行業也面臨著類似的挑戰。
    提高産量或降低制造成本的工藝改進通常需要增強過程控制,但過程工廠中安裝的測量儀器基礎可能因年齡,性能不足或不可靠而無法促進改進。老化過程工廠的維護成本和計劃外過程停機對資産負債表造成了極大的破壞。升級到更新,更准確,更可靠的儀器可能會非常昂貴。新工廠建設還必須始終關注優化過程控制基礎設施的成本。新工廠建設的預算批准決定必須根據工廠擬生産的産品的預計市場條件權衡此類成本。在當今動蕩的全球市場中,
    本文介紹了過去幾年中發生的雙線儀表的研究進展,特別是電磁流量計的研究進展,以及這項新技術在資本投資和成本方面可以爲工廠建設者和運營商帶來的顯著成本效益。所有權。
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雙線回路電源的意義
    一项涉及德国,瑞士,英国,加拿大和美国化学工业的204名参与者的调查(Manfred Koenig,Ph.D.,KIM Ludwigshafen,德国,2006)显示,87%的人选择双线仪器而不是四线制在线应用,89%用于公用事业。这种压倒性的偏好可能源于这样的事实:旧的过程工厂采用双线双绞线电缆网络构建,在整個工廠控制方案中將所有過程單元和測量儀器連接在一起。
    然而,这些现有的电缆相对简单并且不能支持除了可能共用相同电缆管道的其他电源的干扰不敏感的低能量仪器。此外,这些双线环支持的低能量水平在含有易燃材料的危险区域中的爆炸风险方面更容易安全。许多老式过程工厂也可能拥有一个重要的電磁流量計安装基础,采用战前(1945年前)技术,如正排量(PD),涡轮,可变面积(VA或转子流量计)和差压(dP) 。
需要更換舊技術
    直到21世纪,双线回路才能够支持这些相对简单的仪器,这些仪器通过各种方式将其测量转换为4-20mA输出或脉冲信号到控制系统。更先进的流量计技术,如三畅,超声波或電磁流量計,直到八年前,除了输出回路外,还需要专用电源来实现其功能,因此需要四线基础设施至少。因此,将旧的双线仪表设备升级到更现代的四线技术可能需要在安装单独的电力电缆和供电模块方面花费大量资金。
    2006年推出了真正的双线环路供电在线液体電磁流量計,取得了重大突破。这一突破的本质是设备电源管理的创新。这是迄今为止缺失的部分,因为要成为真正的环路供电设备,仪表必须使用小于3.6 mA的剩余回路电流和小于1瓦的电能直接提供完整的16 mA跨度。流量计在单个4-20 mA HART双线回路上运行,由直流电源远程供电,通过Class 1 Division 1认证,可通过使用经认可的安全屏障部署为本质安全型。
    2011年推出了真正的双线,环路供电的三畅流量计,采用了一种新的更先进的通用电子平台。2012年推出了用于低压气体的双线回路供电直列式電磁流量計,2013年推出了第二个双线回路供电的三畅電磁流量計,提供了改进的测量性能和额外的高性能仪表管材料。
    多年来,电磁和涡街流量计已经采用双线回路供电形式,但由于这些设计在2013年被纳入其新的通用电子平台,因此性能得到了提升。因此,所有“现代”流量测量技术 - 即也就是说战后引入的那些 - 已经成为双线,环路供电的设备,只有一个例外,即热质量(热扩散)仪表。不幸的是,该技术的功率要求超过了目前双线环路功率管理所能达到的要求。
技術升級的回報
    考慮一個含有液體工藝成分的1“工藝流程,其成本爲1美元/磅,質量流速爲150磅/分鍾。BG真人大游每小時150美元的流量,每小時9,000美元,每8小時輪班72,000美元。計算每五天工作周進一步計算爲360,000美元,例如,40周工作年即1440萬美元。假設現有裝置是渦輪流量計。
    現在,想象一下安裝一個雙線,環路供電的三暢質量流量計代替現有儀表。該生産線需要排空,可能需要更換一個工藝法蘭,使三暢能夠機械地安裝在渦輪機的位置。然而,已經用于將現有儀表的流量信號傳送到控制室的雙線回路可以不加改變地用于三暢流量計的完整電氣安裝方面。
    变化的好处是显着而明确。假设现有的仪表测量不确定度为读数的0.2%,那么通过使用三畅至0.1%的读数,测量不确定性得到改善,每年对成分的控制提高0.1 / 100 x $ 14,400,000,即14,400美元。质量流量精度为0.1%的双线三畅质量流量计将在大约6-8个月内支付。在实践中,测量不确定性的改善会更大,因为操作员将从三畅获得温度和密度信息,并且测量将没有任何流体属性依赖性。例如,粘度变化会对涡轮流量计性能产生重大影响。涡轮流量计**终经历的机械磨损,导致流量不足,
    此外,如果将工艺成分与另一种成分混合,则可以通过使用三畅技术的**终密度作为控制点的在线混合控制来实现额外的工艺改进。双线回路供电仪表可以提供双4-20 mA输出,但由于主要4-20 mA输出代表主变量也是HART,因此外部HART回路转换器或HART I / O卡进入控制系统可以提供2-20 mA信号的二级,三级和四级变量。三畅仪表是真正的多变量设备。某些双线设备也可与Profibus或Foundation Fieldbus通信一起使用。
降低布線成本
    2003年,WIB / EXERA(国际仪器用户协会)报告T 2732 X 03发布,它提供了当时为四线仪器提供电源的项目报价的平均调查。根据设计和工厂特点,每台仪器的价格从1,200欧元到1,800欧元不等,平均成本为1,500欧元(约合2,000美元)。假设每年2%的通货膨胀因素是合理的,给出大约2,500美元的当前数字。
    從化學工業的另一個來源,安裝四線電纜的估計爲40美元/英尺到50美元/英尺。對于線性50英尺的電纜線路,例如,每端有10英尺的垂直線,相當于3,150美元。實際成本和預算估計高達10,000美元。
機會的程度
    现代战后流量测量技术具有不同的功率要求,因此,它们并非全部可用于相同尺寸范围的双线环路功率形式。例如,双线三畅流量计的直径限制为2“; 电磁和在线低压气体超声波限制在8“; 涡流和内联液体超声波限制在12“。
    然而,對于化學工業,特別是工廠中可能有三分之二的工藝管道不會超過2英寸,即使主管工藝管道較大,正確尺寸的流量計仍然可以小于2英寸。雙線回路電源有相當大的空間可爲流量測量應用提供全面的安全性。
    三畅技术的优点已经涵盖,但其他双线技术呢?如果流体具有大约20μ西门子/厘米(μS/ cm)的电导率,则可以在水,废水或轻水基浆料上使用双线形式的電磁流量計。
    磁流量計是全通徑的,除非爲了性能,流量計規定了減小的流量計尺寸,因此沒有侵入流動流並且沒有壓力損失。雙線磁力計的讀數准確度爲0.5%是正常的,需要適度的五徑(5D)直入口運行以避免上遊流量擾動造成的誤差。當流體表現出不足的導電性時,如果液體基本上是清潔且無氣泡的,則可以通過在線超聲波流量計滿足相同的性能和安裝要求。
    對于燃氣或蒸汽應用,渦流計是正常的選擇。使用內置溫度傳感器,雙線,環路驅動的渦街流量計可以使用內部蒸汽表計算飽和蒸汽的質量流量。即使當飽和蒸汽變得過熱時,外部壓力輸入也允許精確地計算蒸汽的質量流量,如在壓力調節閥的下遊可能發生的那樣。在已知質量流量的情況下,渦街流量計可以計算能量和熱流量。
    一个新的令人兴奋的发展是涡流流量计能够指示湿蒸汽并计算干度分数或蒸汽质量。为了安全和高效,饱和蒸汽应干燥且无冷凝水; 也就是说,它应具有较高的蒸汽品质因数。然而,由于工艺条件的微小变化,饱和蒸汽的干燥或湿润状态可以位于刀口上并转移到相反的状态。现在可以快速可靠地指示这种状态变化。
    也許在雙線環路功率流量計的電源管理中**驚人的成就是超聲波沼氣表的成就。現在不僅可以使用雙線,環路供電的超聲波流量計來測量潮濕,肮髒,可變成分和低壓厭氧消化氣體,垃圾填埋氣體和煤層氣甲烷的流量,而且還可以測量相同的設備使用內置溫度傳感器結合測量的聲速來計算甲烷含量,熱值和能量流量。
技術帶BG真人大游前進
    现代流动技术为仪器工程师提供了重要的自我监测信息。根据统一的在线工厂资产管理国际准则提供此类信息的格式更容易理解和采取行动; 例如,NAMUR标准107.连续的纯文本自诊断和过程相关信息,以及建议的补救措施(见图3)使仪器工程师和操作员能够在适当的时间 - 立即或在下一次计划停机期间采取措施 - 通过了解测量点的确切健康状况以及纠正任何异常情况所需的可能行动来节省时间和金钱。设备验证,提供第三方验证的可追溯性,可以在本地或从控制室远程按需执行,而无需人员在现场。然后在没有过程中断的情况下避免或延迟校准。如果过程工厂拥有大量旧机械技术的安装基础,那么当然不能轻易地决定采用替代工厂现代化的方案。需要考虑的备件库存以及对旧设备进行过培训并且易于使用的工厂仪器技术人员。然而,保留旧技术的过程工厂将面临风险,并且可能会发现它越来越多难以甚至不可能保持在全球市场上有效竞争的成本地位。如果一个加工厂拥有较大的旧机械技术安装基础,那么当然不能轻易地决定采用替代工厂现代化的方案。需要考虑的备件库存以及对旧设备进行过培训并且易于使用的工厂仪器技术人员。然而,保留旧技术的过程工厂将面临风险,并且可能会发现它越来越多难以甚至不可能保持在全球市场上有效竞争的成本地位。如果一个加工厂拥有较大的旧机械技术安装基础,那么当然不能轻易地决定采用替代工厂现代化的方案。需要考虑的备件库存以及对旧设备进行过培训并且易于使用的工厂仪器技术人员。然而,保留旧技术的过程工厂将面临风险,并且可能会发现它越来越多难以甚至不可能保持在全球市场上有效竞争的成本地位。