Как мы оснастили аммиачную холодильную систему необходимыми приборами

Четыре расходомера, четыре жидкости: как мы оснастили контур аммиачного охлаждения измерительными приборами. Отрасль : Промышленное холодильное оборудование / Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха | Рабочие жидкости : Безводный аммиак, раствор аммиака, деминерализованная вода, охлажденная вода | Теги: FT-01 – FT-04

Расходомеры для аммиачных холодильных установок и систем охлажденной воды.

1. Обзор системы

Аммиак используется в качестве хладагента уже более 150 лет. Хладагент R717 по-прежнему превосходит большинство синтетических аналогов по термодинамической эффективности, поэтому он используется в крупных холодильных камерах, на предприятиях пищевой промышленности и в абсорбционных холодильных системах. Компромисс заключается в сложности обращения с ним. Аммиак токсичен при концентрации выше 25 ppm в воздухе, вызывает коррозию меди и медных сплавов при контакте, и для всех контактирующих с ним компонентов требуется нержавеющая сталь SS316L. Большинство инженеров, занимающихся проектированием систем на основе аммиака, знают об этом. Однако они иногда упускают из виду аспекты, связанные с контрольно-измерительными приборами.

В данной системе используется абсорбционный холодильный цикл. В качестве основного рабочего тела применяется безводный аммиак. На стороне распределения циркулирует 25%-ный раствор аммиака в воде. Деминерализованная вода подается на стадию смешивания. Охлажденная вода поступает к потребителю. Имеется четыре точки измерения расхода, и инженерной группе требовался разный ответ для каждой из них — для разных жидкостей, разных номинальных давлений, разных требований к точности, разных причин для выбора одного типа расходомера вместо другого.

Система управляется ПЛК. Все четыре датчика расхода выдают сигналы 4-20 мА непосредственно на панель ПЛК. Питание осуществляется от сети переменного тока 220 В. Классификация зон: безопасная (неопасная) для всех четырех мест.

2. Краткое описание инструмента.

3. Обоснование выбора по меткам

FT-01 — Безводный аммиак, кориолисовый фильтр 1 дюйм, 100–3000 кг/ч

Кориолисовый расходомер для измерения расхода жидкого аммиака

Рабочая среда: чистый безводный аммиак, жидкая фаза. Плотность 611 кг/м³ при 20°C, вязкость 0,14 мПа·с. Рабочее давление 19 бар, расчетное давление 25 бар.

Кориолисовый расходомер был бы здесь правильным выбором, а не вихревой. Расход безводного аммиака необходимо измерять в массовых единицах (кг/ч), поскольку расчет холодильной нагрузки основан на энергетическом аспекте. Объемный расход бесполезен без знания плотности при рабочих условиях, которая изменяется в зависимости от температуры и давления. Кориолисовый расходмер измеряет массовый расход напрямую, независимо от изменений состояния жидкости.

Диапазон расхода составляет 100–3000 кг/ч на линии диаметром 1 дюйм. Это соответствует коэффициенту регулирования 30:1 — что вполне укладывается в возможности кориолисовых расходомеров. Точность составляет ±0,1% от показания. На этом датчике включена функция суммирования, что означает, что ПЛК накапливает килограммы прошедшего аммиака для учета в технологическом процессе. Фланцы ANSI 300 соответствуют классу линий высокого давления.

FT-02 — Деминерализованная вода, кориолисовый насос 3 дюйма, 9780–24450 кг/ч

Рабочая среда: деминерализованная вода при 70°C, плотность 978 кг/м³, вязкость 0,40 мПа·с. Рабочее давление 4,5 бар. Линия 1003.

Деминерализованная вода подается в процесс смешивания при абсорбции аммиака. Точное дозирование по массе здесь имеет решающее значение: соотношение аммиака и воды напрямую определяет концентрацию получаемого на выходе раствора аммиака (FT-03). Ошибка в скорости подачи деминерализованной воды приводит к получению раствора аммиака, не соответствующего заданным параметрам, что влияет на весь последующий холодильный цикл.

Именно поэтому был выбран кориолисовый расходомер вместо электромагнитного, несмотря на то, что деминерализованная сточная вода является электропроводящей жидкостью, и в этом случае обычно используется электромагнитный расходомер. Инженеру-технологу требовался массовый расход с суммированием, а не объемный. Кориолисовый расходомер на 3-дюймовых фланцах ANSI 150 обеспечивает это напрямую. Диапазон расхода 9780–24450 кг/ч с точностью ±0,1%.

FT-03 — 25%-ный раствор аммиака, вихревой насос 2 дюйма, 10–28,3 м³/ч

Вихревой расходомер из нержавеющей стали 316L для раствора аммиака

Рабочая среда: водный раствор аммиака, 25% NH3 по весу, 75% воды. Плотность 916 кг/м³ при 10°C, вязкость 0,76 мПа·с. Рабочее давление 16,45 бар, расчетное давление 25 бар. Линия 1002.

FT-03 расположен ниже точки смешивания. К тому моменту, когда раствор аммиака достигает этого контура, концентрация уже устанавливается балансом массы FT-01 и FT-02, расположенных выше по потоку. Поэтому здесь достаточно объемного расхода — измерение массы не требуется. Мы использовали вихревой расходомер на 2-дюймовом ANSI 300, диапазон расхода 10–28,3 м³/ч.

Следует отметить один момент: раствор аммиака при давлении 0,76 мПа·с (0,76 сП) имеет низкую вязкость. Для надежной работы вихревых расходомеров требуется минимальное число Рейнольдса, обычно Re > 10 000. При расходе 10 м³/ч на трубе диаметром 2 дюйма число Рейнольдса значительно превышает этот порог. Нет опасений по поводу минимального расхода. Суммирование показаний на этом расходомере не требуется.

FT-04 — Охлажденная вода, вихревой поток 4 дюйма, 40–240 м³/ч

Рабочая среда: охлажденная вода при температуре 8,4°C, плотность 1000 кг/м³, вязкость 1,37 мПа·с. Рабочее давление 4 бар. Трубопровод с фланцем 4 дюйма.

Контур распределения охлажденной воды является самым высокопроизводительным контуром в этой системе, с расходом 40–240 м³/ч. Это диапазон регулирования 6:1 с точностью, соответствующей требованиям коммунальных предприятий. Вихревой расходомер — это экономичное и надежное решение для получения чистой охлажденной воды при таких расходах. Функция суммирования не требуется.

В качестве материала трубопровода на этом участке указан NBR — в нагрузочном трубопроводе используется стандартная резиновая футеровка, а не нержавеющая сталь, что соответствует практике распределения охлажденной воды под низким давлением. Сам расходомер изготовлен из стали AISI 316L для контактирующих с водой частей, что является правильным независимо от материала трубопровода, расположенного ниже по потоку.

4. Почему используются две разные технологии расходомеров?

Большинство инженеров, если это возможно, по умолчанию используют один тип расходомера для всей системы. Это проще в хранении, проще в обслуживании, проще объяснить отделу закупок. Но в этом проекте использование кориолисовых расходомеров на всех четырех метках было бы излишним усложнением для FT-03 и FT-04, а использование вихревых расходомеров на FT-01 и FT-02 полностью упустило бы из виду требование к массовому расходу. Поэтому два кориолисовых расходомера, два вихревых — и для каждого из них есть веское обоснование.

Проще говоря: если процессу необходимо знать, сколько килограммов прошло — для дозирования, учета энергии, ведения коммерческого учета — используйте кориолисовый датчик. Если же вам просто нужно знать расход в контуре энергоснабжения, где плотность стабильна, а требования к точности умеренны, вихревой датчик справится с задачей по более низкой цене.

5. Материальные и гидравлические характеристики при работе с аммиаком

Аммиак несовместим с медью, латунью и большинством медных сплавов. Во всех расходомерах в этом проекте в качестве контактирующего с жидкостью материала используется сталь AISI 316L. Сталь 316L (низкоуглеродистая) выбрана вместо 316 для снижения риска межкристаллитной коррозии в сварных соединениях, подверженных воздействию аммиака при повышенных температурах.

Контуры безводного аммиака и раствора аммиака работают при расчетном давлении 25 бар — поэтому на FT-01 и FT-03 используются фланцы ANSI 300. Контуры деминерализованной воды и охлажденной воды работают при давлении 10 бар , что позволяет использовать фланцы ANSI 150 на FT-02 и стандартные фланцы на FT-04.

Расчетная температура для всех четырех приборов составляет 100°C. Для линии подачи безводного аммиака предусмотрена двойная расчетная температура -50°C / 100°C, что отражает криогенные условия, возможные во время остановки установки или аварийной вентиляции. Указанные кориолисовые расходомеры охватывают этот диапазон без проблем с материалами или герметизацией.

6. Запросите ценовое предложение на вашу холодильную или технологическую систему.

Если у вас есть аналогичные требования к многожидкостным измерительным приборам — для аммиака, хладагентов, технологической воды или химических растворов — отправьте нам следующую информацию, и мы порекомендуем подходящий тип и размер счетчика в течение 24 часов:

• Название и состав жидкости (например, 25% раствор аммиака)
• Рабочая температура (°C) и давление (бар)
• Нормальный, минимальный и максимальный расход (м³/ч или кг/ч)
• Требуемый результат измерения: массовый расход или объемный расход.
• Требуется функция суммирования: да или нет
• Стандарты размеров труб и фланцев (ANSI, PN, JIS)
• Требования к материалу, контактирующему с рабочей средой (SS316L, Hastelloy и др.)

Контакты Silver Automation Instruments: inquiry@silverinstruments.com | WhatsApp +86-18936759191 | Кориолисовый расходомер | Вихревой расходомер