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Aug 04, 2023

Utilizzo dei misuratori di portata per migliorare l'efficienza della caldaia

I misuratori di portata termici funzionano bene perché il rapporto ottimale combustibile-aria per una combustione efficiente nelle caldaie è calcolato su base massica, non volumetrica. Questa funzionalità è apparsa originariamente nel mese di giugno

I misuratori di portata termici funzionano bene perché il rapporto ottimale combustibile-aria per una combustione efficiente nelle caldaie è calcolato su base massica, non volumetrica. Questa funzionalità è apparsa originariamente nel numero di giugno 2022 della rivista InTech.

Conosci le tue opzioni quando selezioni la tecnologia di flussometro appropriata per misurare gas naturale, acqua e vapore nella produzione di energia. In molti impianti chimici, l'elettricità utilizzata dall'impianto deriva da una centrale elettrica a gas naturale o da un impianto di cogenerazione che brucia flussi di gas di scarico. Nelle grandi caldaie (Figura 1), le centrali elettriche mettono insieme aria e combustibile (gas naturale, gas di scarico, petrolio o carbone) per la combustione, che crea calore. Il calore fa bollire l'acqua, creando vapore. Il vapore scorre attraverso una turbina, che la fa girare, generando così elettricità.

La produzione di energia richiede aria in ingresso e carburante per la combustione. Gli ingegneri devono misurare accuratamente il rapporto aria e gas per una combustione efficiente nelle caldaie. Troppo gas è uno spreco, pericoloso e costoso; troppo poco crea una fiamma insufficiente per far bollire l'acqua in modo efficiente.Contatori a orifizio e a turbina: Tradizionalmente, il monitoraggio del gas combustibile alle caldaie viene effettuato con un misuratore a orifizio o a turbina. Tuttavia, questi non sono i migliori dispositivi di misurazione per questa applicazione perché sono soggetti a guasti e richiedono una manutenzione frequente e qualificata per fornire una misurazione accurata e affidabile. Anche le condizioni limitate delle tubazioni possono causare grattacapi agli ingegneri. Ad esempio, un misuratore ad orifizio richiede da 10 a 50 diametri di tubazione a monte per eliminare l'effetto dei disturbi del flusso. Poiché i tratti di tubi lunghi e diritti sono difficili da trovare, la maggior parte dei sistemi di misurazione del flusso sono influenzati negativamente dalla variazione dei profili di flusso all'interno del tubo. Il principale motivo di preoccupazione è che i misuratori a orifizio e a turbina misurano il flusso volumetrico. Per calcolare o dedurre il flusso di massa sono necessari ulteriori sensori di pressione, temperatura e pressione differenziale, nonché un computer di flusso (Figura 2). Ciò non solo riduce la precisione della misurazione del flusso, ma i costi di installazione e manutenzione con questo tipo di misurazione compensata aumentano il costo di proprietà.

L’acqua è anche un flusso energetico costoso e una risorsa limitata. Nelle applicazioni con caldaia, è importante misurare accuratamente il flusso dell'acqua di alimentazione in ingresso alla caldaia, poiché gli utenti devono misurare l'efficienza con cui la caldaia trasforma l'acqua di alimentazione in vapore (Figura 1).Misuratori di portata ad ultrasuoni clamp-on: Sebbene gli utenti possano misurare l'acqua in ingresso con un misuratore di portata volumetrico a vortice, i misuratori di portata a ultrasuoni clamp-on sono ideali per applicazioni sul flusso d'acqua grazie alla loro facilità d'uso e flessibilità applicativa. Raggiungono un'elevata precisione a flussi bassi e alti, fanno risparmiare tempo senza tagliare tubi o arrestare il processo e non sono influenzati dal rumore esterno. I progressi nella tecnologia a ultrasuoni ora dispongono di software e app integrati che rendono il misuratore facile da installare, fornendo un segnale visivo che è stato eseguito correttamente.

Il vapore della caldaia deve essere misurato con precisione per determinare se la caldaia sta producendo la quantità di vapore prevista o deve essere regolata per una maggiore efficienza (Figura 1). Tradizionalmente, il flusso di vapore veniva misurato con un dispositivo a pressione differenziale, tipicamente un orifizio. Tuttavia, tali dispositivi sono intrinsecamente misurazioni del flusso volumetrico. I cambiamenti di pressione e temperatura modificheranno la portata massica del vapore. Anche una “piccola” variazione del 10% nella pressione del vapore comporterà un errore del 10% nel flusso di massa non compensato. Ciò significa che, in un tipico impianto di misurazione della pressione differenziale, la portata volumetrica deve essere compensata misurando temperatura e pressione. Queste tre misurazioni (ΔP, T e P) sono integrate con un computer di flusso per calcolare il flusso di massa. Misuratori di portata a vortice multivariabile a inserzione. I misuratori di portata a vortice multivariabile a inserzione misurano la produzione di vapore in uscita dalle caldaie in modo più accurato. Un misuratore di portata a vortice a inserzione con una connessione al processo misura contemporaneamente portata massica, temperatura, pressione, portata volumetrica e densità del fluido. La densità del vapore saturo varia con la temperatura o la pressione, mentre il vapore surriscaldato varia con la temperatura e la pressione, quindi i misuratori di portata a vortice multivariabile garantiscono che i calcoli della densità del misuratore di portata siano corretti e, pertanto, le misurazioni del flusso di vapore in massa siano corrette. Questa funzione è apparsa originariamente nel giugno 2022 numero della rivista InTech.