Как выбрать размер парового расходомера

Методика расчета с примерами и бесплатная таблица типоразмеров вихревых расходомеров STLU-G.

Быстрый подбор расходомера пара: ответы на ваши вопросы

Для выбора расходомера пара требуются четыре ключевых параметра: давление пара, температура пара, диаметр трубопровода и диапазон расхода (минимальный, рабочий, максимальный). Типоразмер расходомера не обязательно соответствует диаметру трубы. При малых расходах часто используют прибор на один-два типоразмера меньше — это позволяет удержать скорость пара в рабочем диапазоне датчика. Для вихревого расходомера STLU-G этот диапазон составляет от 2 до 76 м/с, расширенный — от 1,98 м/с. В статье детально разбираются расчеты, приводятся два практических примера и представлена полная таблица массового расхода насыщенного пара для серии STLU-G.

Почему расчет размеров для паровой обработки отличается от расчета для водяной обработки

С водой все просто: ее плотность остается близкой к 1000 кг/м³ независимо от давления. С паром ситуация иная. Сжатие резко увеличивает плотность, а нагрев, напротив, снижает ее.

Рассмотрим насыщенный пар при давлении 0,4 МПа (изб.). Его плотность составляет около 1,39 кг/м³. При повышении давления до 1,0 МПа (изб.) плотность возрастает примерно до 2,95 кг/м³. Объемный расход остается прежним на бумаге, однако фактический массовый расход увеличивается более чем вдвое. Именно на этом и ошибаются многие покупатели при первой покупке расходомера.

Поэтому, когда клиент говорит: «У меня труба DN100, нужен вихревой расходомер DN100», я всегда уточняю давление и расход. В девяти случаях из десяти указанный диаметр трубы оказывается неподходящим для выбора прибора.

Четыре параметра, которые необходимо учесть.

Перед тем как браться за калькулятор, вам понадобится следующее:

Нет данных о расходе? Ориентируйтесь на номинальную мощность котла. Возьмите 80% от номинала как нормальный расход, а 110% — как максимальный. Метод не идеален, но для первичной оценки вполне подходит.

Пошаговый расчет

Шаг 1. Определите плотность.

Насыщенный пар: плотность определяется исключительно давлением. Используйте таблицы насыщенного водяного пара.

Перегретый пар: требуется измерение давления и температуры. Применяйте таблицы перегретого пара или расчёт по формуле IAPWS-IF97.

Чтобы узнать плотность насыщенного и перегретого пара, воспользуйтесь справочной таблицей: Скачать таблицу плотности пара

Шаг 2. Пересчитайте массовый расход в объемный.

Qv = Qm / ρ

где Qv измеряется в м³/ч, Qm — в кг/ч, а ρ — плотность пара, выраженная в кг/м³.

Шаг 3. Вычислите скорость.

v = Qv / (3600 × A)

A — площадь поперечного сечения трубы в м², рассчитывается по формуле A = π × (D/2)², где D — внутренний диаметр трубы в метрах.

Шаг 4. Убедитесь в соответствии рабочему диапазону.

Скорость потока ниже 2 м/с при работе с вихревым расходомером STLU-G? Уменьшите типоразмер прибора или оцените, подойдёт ли вам расширенный диапазон ( до 1,98 м/с ) по точности измерений. Скорость выше 76 м/с? Установите расходомер большего размера либо будьте готовы к повышенным потерям давления.

Справочная информация: Диапазон объемного расхода газа и пара расходомеров серии STLU-G

Вихревой расходомер серии STLU-G

В таблице ниже указаны диапазоны объемного расхода для вихревого расходомера серии STLU-G от silverinstruments.com. Эти значения мы возьмем за основу для примеров расчета типоразмеров, которые будут рассмотрены далее, а также для построения диаграммы массового расхода насыщенного пара в конце статьи.

Примечание: «Стандартный» диапазон обеспечивает измерение скорости от 2 до 76 м/с с полной точностью. «Расширенный» диапазон позволяет измерять скорость до 1,98 м/с с пониженной точностью. Вставные датчики доступны для трубопроводов DN200 и более.

Пример 1. Насыщенный пар, трубопровод DN100.

Условия:

• Насыщенный пар
• 0,6 МПа(г)
• Труба DN100, внутренний диаметр ≈ 0,1 м
• Нормальный расход 800 кг/ч, максимальный 1200 кг/ч.

Плотность. При давлении 0,6 МПа (изб.) плотность составляет ρ ≈ 1,916 кг/м³ (по таблице насыщенного пара).

Объемный расход.

Qv (нормальный) = 800 / 1,916 ≈ 417,6 м³/ч

Qv (макс.) = 1200 / 1,916 ≈ 626,3 м³/ч

Скорость измерения.

А = π × (0,05)² = 0,00785 м²

v (нормальная) = 417,6 / (3600 × 0,00785) ≈ 14,8 м/с

v (макс) = 626,3 / (3600 × 0,00785) ≈ 22,2 м/с

Оба значения укладываются в стандартный диапазон STLU-G от 2 до 76 м/с. Обратитесь к диаграмме массового расхода в конце статьи: при давлении 0,6 МПа (изб.) расходомер STLU-G DN100 перекрывает диапазон от 153 до 3065 кг/ч. Рабочий расход 800 кг/ч и максимальный 1200 кг/ч полностью попадают в этот интервал. Вихревой расходомер DN100 монтируется непосредственно на трубопровод без переходников.

Пример 2. Та же труба, но расход слишком мал.

Условия:

• Насыщенный пар
• 0,4 МПа(г)
• Труба DN150, внутренний диаметр ≈ 0,15 м
• Нормальный расход 200 кг/ч

Плотность. При давлении 0,4 МПа(изб.) ρ ≈ 1,394 кг/м³.

Объемный расход.

Qv = 200 / 1,394 ≈ 143,5 м³/ч

Скорость потока в трубе диаметром DN150 м.

А = π × (0,075)² = 0,01767 м²

v = 143,5 / (3600 × 0,01767) ≈ 2,26 м/с

2,26 м/с — это лишь чуть выше минимального порога стандарта STLU-G в 2 м/с. Обратите внимание на диаграмму массового расхода в конце статьи: при давлении 0,4 МПа (изб.) расходомер STLU-G DN150 начинает стабильно работать с 265 кг/ч. Наш расход 200 кг/ч ниже минимального рабочего значения для DN150. Прибор будет показывать расход, однако работа будет происходить в расширенном диапазоне с пониженной точностью измерений.

Решение проблемы. Уменьшите диаметр до DN80.

А (Ду80) = π × (0,04)² = 0,005027 м²

v = 143,5 / (3600 × 0,005027) ≈ 7,9 м/с ✓

При давлении 0,4 МПа (изб.) расходомер DN80 STLU-G работает в диапазоне от 77 до 1533 кг/ч, так что расход 200 кг/ч укладывается в штатный рабочий диапазон. Для обеспечения стабильных и точных показаний при монтаже с переходниками DN150 на DN80 требуется наличие прямых участков: 20D перед прибором и 5D после него.

В прошлом году к нам обратился клиент из Индонезии — пивоваренный завод с практически идентичной проблемой. Они купили вихревой расходомер DN150 у другого поставщика. Две недели прибор показывал ноль, и только после этого они направили нам данные. Мы поставили им расходомер DN80 с переходниками, и показания стабилизировались уже через час после перезапуска.

Бесплатная таблица размеров: Диапазон массового расхода насыщенного пара (кг/ч) для STLU-G

В таблице ниже представлен диапазон массового расхода насыщенного пара (кг/ч), измеряемый вихревым расходомером STLU-G при типовых избыточных давлениях. Расчёт выполнен на основе стандартного объёмного диапазона STLU-G и плотности насыщенного пара при заданном давлении. Таблица поможет быстро подобрать расходомер для установки на выходе котла, в паровых коллекторах и распределительных линиях.

Для котлов требуется паровой расходомер.

Диапазон давления: от 0,1 до 0,8 МПа (изб.). Расход измеряется в кг/ч

Диапазон давления: от 0,9 до 1,6 МПа (изб.). Расход измеряется в кг/ч

Примечания:

1. Все значения давления указаны избыточные (МПа(г)). Для получения абсолютного давления добавьте 0,1013 МПа.
2. Значения массового расхода рассчитываются по формуле: диапазон объемного расхода × плотность насыщенного пара при заданном давлении.
3. Значения DN15–DN40 при низком давлении соответствуют низкой скорости пара. Для достижения наилучшей точности выбирайте размер DN, при котором ваш нормальный расход находится в середине указанного диапазона.
4. Для перегретого пара или давлений, выходящих за пределы диапазона, указанного в таблице, пришлите нам ваши рабочие условия, и мы рассчитаем для вас индивидуальный диапазон.

Пять ошибок, которые мы наблюдаем еженедельно

1. Размер определяется исключительно диаметром трубы.Сначала рассчитайте скорость потока. Для трубы диаметром DN100 не обязательно нужен измерительный прибор DN100.
2. Расчет размера производится только до максимального расхода.Большинство электростанций работают с нагрузкой от 50 до 70% большую часть времени. Если минимальный расход ниже 2 м/с, то счетчик становится бесполезным грузом на полдня. Выбирайте счетчик, исходя из минимальной нагрузки.
3. Перепутать манометрическое и абсолютное давление.В таблицах насыщенного пара используется абсолютное давление. Перед тем как что-либо проверять, добавьте к показаниям манометра 0,1013 МПа. Забывать об этом — самая распространенная ошибка, которую мы видим в технических заданиях заказчиков.
4. Игнорируя понижение высоты.Обычно STLU-G обеспечивает соотношение расхода от 8:1 до 20:1, а по запросу доступно соотношение 30:1. Если расход на одной и той же линии колеблется от 100 кг/ч до 5000 кг/ч, ни один вихревой расходомер не сможет это обеспечить. Решением станет использование двух расходомеров параллельно или применение другой технологии.
5. Правило прямой трубы пропускается.Даже идеально подобранный по размеру счётчик, установленный сразу после колена, будет показывать неверные показания. Минимальные значения для STLU-G составляют 20D на входе и 5D на выходе. При меньших значениях погрешность быстро возрастает.

Нужна помощь с выбором размера?

Вихревой расходомер для измерения пара

Отправьте нам эти четыре параметра, и мы предоставим отчет по размерам и коммерческое предложение в течение 12 часов:

1. Давление пара (МПа или бар, манометрическое или абсолютное, пожалуйста, укажите, какое именно)
2. температура пара (°C), а также насыщенный или перегретый пар
3. Диаметр трубы (DN или дюйм)
4. Диапазон расхода: мин, нормальный, макс (кг/ч или т/ч)

Укажите также требуемый выходной сигнал (4-20 мА, RS485 Modbus, HART или импульсный) и тип питания (24 В постоянного тока или 220 В переменного тока) — мы сформируем полный номер модели STLU-G и подготовим коммерческое предложение, готовое к размещению заказа.