Руководство по выбору расходомеров для жидкой и расплавленной мочевины

Точное измерение расхода мочевины является жизненно важным, но часто недооцениваемым требованием в различных отраслях промышленности. От обеспечения оптимальной дозировки жидкости для очистки выхлопных газов дизельных двигателей (DEF/AdBlue) в транспортных средствах до контроля потока расплавленной мочевины в производстве удобрений и управления точным внесением удобрений в сельском хозяйстве, правильный расчет расхода влияет на эффективность, соответствие нормативным требованиям, стоимость и качество продукции. Различные состояния мочевины, в основном жидкий раствор, такой как DEF, или горячая расплавленная мочевина, создают различные проблемы измерения. Выбор правильного расходомера мочевины — это не универсальное решение. Оно зависит от конкретного состояния мочевины, условий процесса, бюджета и требований к точности. В этом руководстве рассматриваются основные технологии надежного измерения расхода мочевины от Silver Automation Instruments (silverinstruments.com ) , которые помогут вам сделать осознанный выбор расходомера.

Точное измерение потока мочевины важно для дозирования, соблюдения нормативных требований и повышения эффективности процесса.

В чём заключается проблема измерения скорости потока мочевины?

Мочевина (CO(NH₂)₂) используется в двух основных промышленных формах, и для каждой из них требуется свой подход к расходомеру.

Растворы жидкой мочевины

Жидкая мочевина представляет собой преимущественно водный раствор. DEF/AdBlue — это высокоточный 32,5%-ный раствор мочевины высокой чистоты в деионизированной воде, имеющий решающее значение для систем селективного каталитического восстановления (SCR) в дизельных двигателях, используемых в грузовиках, легковых автомобилях, строительной технике и судах. UREA-32 и UREA-40 — аналогичные растворы, используемые в сельском хозяйстве и промышленных процессах.

Основные характеристики: электропроводность благодаря ионному составу, относительно низкая вязкость, склонность к кристаллизации при концентрировании или замораживании, а также необходимость тщательной проверки совместимости материала с конкретными нержавеющими сталями.

Расплавленная мочевина

Расплавленная мочевина — это чистая мочевина, нагретая выше температуры плавления, составляющей приблизительно 133 °C (271 °F). На предприятиях по гранулированию удобрений с ней обычно работают при температуре от 135 °C до 150 °C (от 275 до 305 °F).

Основные характеристики: очень высокая вязкость в холодном состоянии, быстро затвердевает ниже точки плавления, вызывает коррозию при высоких температурах и требует непрерывного нагрева, либо с помощью пара, либо с помощью рубашки охлаждения, по всей системе, включая сам расходомер.

Какие факторы влияют на выбор расходомера для мочевины?

• Состояние: жидкий раствор, такой как мочевина-32 или мочевина-40, или расплавленная мочевина.
• Температура:Температура окружающей среды для DEF и высокая температура для расплавленной мочевины
• Проводимость:высокая эффективность для жидких растворов, очень низкая для расплавленной мочевины.
• Вязкость:Низкий уровень для DEF, очень высокий, если расплавленная мочевина охлаждается.
• Требования к точности:Базовый мониторинг процесса в сравнении с точным дозированием или пропорционированием.
• Профиль потока:непрерывный поток против импульсного или пакетного потока
• Наличие твердых частиц или воздуха:риск кристаллизации или попадания воздуха в организм
• Размеры и диапазон расхода трубопровода:рабочая температура и рабочее давление
• Бюджет: Разные расходомеры подходят для разных бюджетов.

Подтвердите все указанные выше технические параметры и отправьте их в компанию Silver Automation Instruments ( sales@silverinstruments.com ). Наши инженеры помогут вам выбрать подходящий расходомер мочевины для вашего применения.

Перед выбором подходящего расходомера для мочевины убедитесь в правильности технических параметров.

Ведущие технологии в области расходомеров мочевины: возможности и области применения.

Исходя из описанных выше свойств мочевины, три технологии расходомеров выделяются как основные решения для измерения расхода.

1. Кориолисовый расходомер: чемпион по высокой точности.

Кориолисовый расходомер с нагревательной рубашкой для предотвращения затвердевания расплавленной мочевины.

Принцип действия: измерение массового расхода путем регистрации силы Кориолиса, действующей на вибрирующие трубки при протекании через них жидкости, одновременно с измерением плотности и температуры.

Как работают кориолисовые расходомеры

Идеально подходит как для жидких растворов мочевины (DEF/AdBlue), так и для расплавленной мочевины. Это эталон для измерения расхода мочевины, требующий высочайшей точности. При измерении расплавленной мочевины компания Silver Automation Instruments может предложить расходомеры с нагревательной рубашкой, разработанные именно для этой задачи.

Основные преимущества

1. Прямое измерение массового расхода устраняет необходимость в отдельных датчиках температуры и давления, а также в сложных расчетах массового расхода мочевины, что является критически важным преимуществом там, где важен баланс массы, например, в химических реакциях или точном дозировании.
2. Исключительная точность, обычно от ±0,1% до ±0,2% от показания для массового расхода, недостижимая для большинства других технологий расходомеров.
3. Точность остается в значительной степени независимой от изменений вязкости, плотности, температуры, давления или проводимости, поэтому измерительный прибор справляется с переходом от горячего расплавленного раствора мочевины к затвердеванию, не теряя показаний, хотя предотвращение этого перехода все же является лучшим результатом.
4. Многопараметрический выходной сигнал предоставляет данные о массовом расходе мочевины, плотности и температуре, а часто и об объемном расходе, полученном на их основе. Показания плотности могут использоваться для контроля концентрации раствора или обнаружения аномалий.

5. Отсутствие зависимости от профиля расхода: расходомер нечувствителен к конфигурации трубопровода до и после него, поэтому нет необходимости в прямом участке трубопровода до или после расходомера.

   

Нет необходимости в прямом трубопроводе до и после расходомера мочевины.

Что следует учитывать при выборе кориолисового расходомера для мочевины

• Более высокая первоначальная стоимость: как правило, это самый дорогой вариант на старте.
• Падение давления может быть выше, чем у некоторых других типов счетчиков, в зависимости от конструкции трубки, поэтому вы можете проконсультироваться с врачом.Silver Automation InstrumentsЧтобы получить кривую падения давления перед заказом.
• Требования к расплавленной мочевине: счетчик должен быть оборудован системой активного парового обогрева илинагревательная рубашкаЧтобы поддерживать температуру плавления мочевины значительно выше точки плавления по всему корпусу и трубкам счетчика. Одной лишь изоляции недостаточно.
• Области применения мочевины: высокоточные системы дозирования DEF, особенно в производстве и розливе, критически важный контроль потока расплавленной мочевины на заводах по производству удобрений, системы дозирования примесей в малых партиях, коммерческий учет растворов мочевины, а также любые области применения, требующие высочайшей точности массового расхода.

2. Электромагнитный расходомер (магниевый расходомер): специалист по DEF/AdBlue

Электромагнитный расходомер для измерения концентрации раствора мочевины.

Принцип действия: используется закон электромагнитной индукции Фарадея. К измерительной трубке прикладывается магнитное поле, а электроды измеряют напряжение, индуцированное проводящей жидкостью, движущейся в этом поле. Напряжение пропорционально скорости потока.

Идеально подходит для: электропроводящих жидких растворов мочевины, в частности DEF/AdBlue, UREA-32 и UREA-40. Не подходит для чистой воды, непроводящих жидкостей или расплавленной мочевины.

Основные преимущества

1. Отсутствие движущихся частей означает минимальный износ, что приводит к снижению затрат на техническое обслуживание в долгосрочной перспективе. Это идеально подходит для чистых жидкостей, таких как DEF.

Полнопроходной расходомер с беспрепятственным путем прохождения потока

2. Конструкция полнопроходного датчика расхода с беспрепятственным путем потока обеспечивает нулевое падение давления, вызванное самим датчиком расхода, а также хорошо справляется с суспензиями, хотя это не типично для чистого DEF.
3. Широкий диапазон размеров: технология экономически выгодна как для небольших трубопроводов, так и для труб очень большого диаметра. В таблице ниже перечислены наиболее часто используемые размеры магнитных расходомеров с соответствующими диапазонами расхода мочевины.

Типичные размеры электромагнитных расходомеров и соответствующие диапазоны расхода мочевины.

4. Высокая точность: обычно ±0,5% от скорости для проводящих растворов мочевины.
5. Экономически выгодно для трубопроводов большого диаметра: зачастую это наиболее экономичный вариант для труб большего диаметра, используемых для транспортировки токопроводящих растворов, таких как3-дюймовые расходомерыдля мочевины или 2-дюймовые расходомеры для мочевины.
6. Выбор материала: в электромагнитных расходомерах, контактирующих с растворами мочевины, обычно используются тефлоновые футеровки и титановые электроды. Раствор мочевины является слабокоррозионным и щелочным, поэтому футеровка из ПТФЭ хорошо подходит для коррозионных жидкостей. Титан также хорошо подходит для щелочных жидкостей, таких как мочевина и морская вода.

Соображения

• Требуется проводимость: жидкость должна обладать достаточной проводимостью, чего легко можно достичь с жидкостью DEF/AdBlue. Прибор не может измерять чистую воду, масла, газы или расплавленную мочевину.
• Только объемный расход: счетчик измеряет объемный расход. Для определения массового расхода требуется отдельное измерение плотности, а часто и температуры и давления.
• Необходимо, чтобы трубы были заполнены: для точного измерения труба должна оставаться заполненной мочевиной.
• Заземление: правильная установка и заземление имеют решающее значение для стабильного сигнала и точности.
• Области применения для измерения расхода мочевины: основной выбор для измерения расхода AdBlue/DEF в системах SCR на транспортных средствах и стационарных двигателях, системах перекачки и дозирования DEF, крупномасштабных системах внесения растворов мочевины в сельском хозяйстве и промышленных технологических линиях, использующих проводящие растворы мочевины. По сути, это основной измеритель для водных растворов мочевины.

3. Овальный шестеренчатый расходомер: эксперт по высоковязким материалам и мелкосерийному производству.

Овальный шестеренчатый расходомер для измерения расхода мочевины.

Принцип работы: расходомер с овальными шестернями — это тип объемного расходомера. Поток мочевины приводит в движение две точно обработанные овальные шестерни, вращающиеся внутри камеры. Каждый оборот вытесняет фиксированный объем жидкости, который подсчитывается электронным способом.

Как работают овальные шестеренчатые расходомеры для измерения расхода мочевины

Идеально подходит для: жидкостей высокой вязкости, расплавленной мочевины, а также для измерения малых объемов и импульсных потоков, где другие расходомеры могут испытывать трудности, например, при расходе 50 мл/мин или 100 см³/мин.

Основные преимущества

• Превосходно работает с вязкими жидкостями: прибор сохраняет высокую точность даже при работе с густыми жидкостями, такими как охлажденная расплавленная мочевина или концентрированные растворы.
• Высокая точность при низких расходах, особенно хорошо подходит для очень низких скоростей потока и дозирования небольших партий, где точность имеет решающее значение.
• Подходит для импульсных потоков: эффективно справляется с режимами запуска и остановки в системах дозирования или дозирования.
• Прямое измерение объема обеспечивает точный объемный выходной сигнал за один оборот, а лежащий в его основе принцип относительно прост для понимания.

Соображения

• Движущиеся части: шестерни подвержены износу, особенно при работе с абразивными жидкостями или при наличии частиц, таких как кристаллизованная мочевина. Это требует более частого технического обслуживания, чем кориолисовые расходомеры или магнитные расходомеры.
• Чувствительность к загрязнениям: частицы могут заклинить или повредить шестерни, поэтому фильтрация перед дозатором часто необходима. Дозатор не идеален для жидкостей, склонных к кристаллизации, если условия не контролируются строго.
• Падение давления: принцип механического смещения вызывает падение давления.
• Стоимость расходомера: высококачественная конструкция из нержавеющей стали, необходимая для совместимости с мочевиной, делает эти расходомеры относительно дорогими для их размера при больших диаметрах, таких как 3 или 4 дюйма.

Малый объемный расходомер для высокоточного измерения расхода в малых масштабах.

Области применения мочевины в трубопроводах: мелкомасштабное высокоточное дозирование растворов мочевины или добавок, системы дозирования продуктов на основе мочевины, работа с вязкими концентратами мочевины, а также потоки расплавленной мочевины в трубопроводах меньшего диаметра при наличии надежных активных нагревательных рубашек.

Выбор расходомера для мочевины: соответствие технологии и области применения

Выбор оптимального расходомера для мочевины зависит от конкретных требований вашего технологического процесса. Используйте приведенную ниже таблицу в качестве краткого справочного руководства.

Важные моменты, которые следует учитывать при выборе датчиков расхода мочевины.

Для измерения уровня мочевины следует рассмотреть возможность использования расходомеров из нержавеющей стали.

Совместимость материалов датчика расхода

Мочевина, особенно при высоких температурах и в расплавленном состоянии, может вызывать коррозию. При выборе счетчиков следует отдавать предпочтение изделиям из нержавеющей стали, совместимой с мочевиной, например, 316L или 904L, или титана. Также необходимо проверить материалы уплотнений, поскольку для горячей мочевины часто предпочтительнее использовать FFKM/Kalrez.

Контроль температуры имеет первостепенное значение для расплавленной мочевины.

Важно это подчеркнуть. Любой расходомер, используемый для расплавленной мочевины, должен иметь встроенный активный обогрев, либо паровые рубашки, либо электрический обогрев с контроллерами, а также комплексную теплоизоляцию. Даже небольшое количество холодного участка может вызвать затвердевание, блокировку трубопровода и потенциальное повреждение расходомера.

Установка

Для прямых участков трубопровода, особенно для магнитных расходомеров, необходимо неукоснительно следовать инструкциям производителя по установке, а также инструкциям по заземлению и виброизоляции для кориолисовых расходомеров.

Калибровка и проверка расходомеров

Установите регулярный график калибровки, прослеживаемый до общепризнанных стандартов. По возможности рассмотрите методы проверки на месте, особенно для критически важных применений, таких как дозирование DEF или коммерческий учет.

Будущее измерения расхода мочевины

Хотя сегодня доминируют кориолисовые расходомеры, электромагнитные расходомеры и расходомеры с овальными шестернями, технология продолжает развиваться. Более широкое внедрение накладных ультразвуковых расходомеров, вероятно, произойдет для точного неинвазивного измерения расхода в трубопроводах больших объемов раствора мочевины, хотя требования к точности и состоянию труб остаются проблемой.

Интеграция с платформами промышленного интернета вещей (IIoT) для мониторинга в реальном времени, прогнозирующего технического обслуживания, особенно для дозаторов с овальными шестернями, и удаленной диагностики становится все более ценной для оптимизации использования мочевины и повышения эффективности технологического процесса.

Бесконтактное измерение расхода может стать все более распространенным трендом.

Почему точное измерение скорости потока мочевины выгодно

Точное измерение расхода мочевины — это гораздо больше, чем просто мониторинг числа. Это имеет фундаментальное значение для повышения эффективности производства, качества продукции, соблюдения норм выбросов за счет точной дозировки DEF и минимизации отходов в важных химических процессах. Понимание отличительных свойств вашего потока мочевины, будь то проводящая AdBlue или требовательная расплавленная мочевина, — это первый шаг.

Сочетая преимущества кориолисовых расходомеров для точности и универсальности, электромагнитных расходомеров для экономичного измерения DEF и овальных шестеренчатых расходомеров для измерения вязкости и дозирования с учетом специфики вашего применения, а также принимая во внимание совместимость материалов и потребности в нагреве расплавленной мочевины, вы получаете надежный, точный и экономичный контроль расхода. Инвестиции в правильную технологию измерения расхода мочевины приносят реальную отдачу в управлении технологическими процессами, соблюдении нормативных требований и общей эффективности работы.