超聲波流量計(jì)與渦街流量計(jì)在釀酒廠的應(yīng)用
- 內(nèi)部能量消耗的確定
- 熱水、蒸汽和壓縮空氣的流量計(jì)量
- 始于源頭的完整計(jì)量方案
1. 背景
對于很多釀酒廠而言，通過對內(nèi)部能量消耗的確定整個(gè)釀造過程中的主要能耗環(huán)節(jié)是非常重要的。
在很多工廠，對于熱水、蒸汽和壓縮空氣等必要能源在哪些工藝環(huán)節(jié)中使用和使用多少量并沒有確切的認(rèn)識(shí)。實(shí)際上，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有壓縮空氣網(wǎng)，但只有極少數(shù)的網(wǎng)得到監(jiān)控并通過監(jiān)控反應(yīng)實(shí)際消耗率。如果能夠根據(jù)消耗量控制壓縮機(jī)提供壓縮空氣，則能很輕易地降低生產(chǎn)成本。即使能源價(jià)格只有每千瓦時(shí)10美分，也仍然值得對壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，因?yàn)槊磕暧捎谛孤┗蛭词褂玫漠a(chǎn)出造成的成本損失可達(dá)五位數(shù)。只有對消耗率進(jìn)行計(jì)量，才能控制和優(yōu)化生產(chǎn)工藝過程。
對于蒸汽也是一樣的：和熱水一樣，蒸汽也是啤酒飲料生產(chǎn)廠中重要的能量載體。每個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括巴氏殺菌、釀造、無菌化、沖洗和清洗都需要蒸汽和熱水。而提供蒸汽則需要大量能源，鍋爐燃燒需要液體燃料或天然氣。因此，通過精確計(jì)量產(chǎn)出量能夠優(yōu)化鍋爐控制并最終使工廠的生產(chǎn)達(dá)到高效和環(huán)保。
某釀酒廠尋求適合的計(jì)量方案幫助他們對輔助供給環(huán)節(jié)進(jìn)行能量管理。
2. 測量要求
需要滿足三個(gè)不同的計(jì)量要求
2.1 測量熱水的熱量流量和體積
要求計(jì)量兩個(gè)獨(dú)立的熱循環(huán)回路中各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的熱消耗量（如：蒸汽發(fā)生器、CIP系統(tǒng)、熱循環(huán)和通風(fēng)系統(tǒng)）。兩個(gè)回路工況分別為：
回路1：熱水，160°C，14bar
回路2：熱水，90°C， 6bar
為了測定熱量的使用量，必須精確測量熱水的流量以及各消耗環(huán)節(jié)的進(jìn)口及出口溫度。
測量熱回路熱量消耗的系統(tǒng)組成
1、 進(jìn)熱管
2、 超聲波流量計(jì)
3、 進(jìn)口溫度傳感器
4、 熱消耗環(huán)節(jié)
5、 出口溫度傳感器
6、 回管
計(jì)量的目的是確定各獨(dú)立環(huán)節(jié)以及總的熱水需要量，從而根據(jù)各環(huán)節(jié)的消耗進(jìn)行分配，降低成本。之前沒有用于熱平衡的計(jì)量。
2.2 測量管網(wǎng)中的壓縮空氣流量
在壓縮空氣系統(tǒng)中的各個(gè)不同點(diǎn)，流量以每小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)立方米計(jì)量。系統(tǒng)壓力7~8bar，環(huán)境溫度定為20°C±10 °C。
這里，計(jì)量目的是獲得消耗曲線并找到消耗峰值從而改善壓縮機(jī)監(jiān)控。同時(shí)，比如在休假期間出現(xiàn)流量，意味著有泄漏。為此，壓縮空氣管網(wǎng)的各不同環(huán)節(jié)都配有計(jì)量儀表。
2.3 測量蒸汽流量
測量三個(gè)蒸汽鍋爐的蒸汽產(chǎn)出量。介質(zhì)在8bar壓力下，溫度約為175°C。要求與那些質(zhì)量計(jì)量表一樣高。儀表必須精確，同時(shí)易于配置并針對不同單元選擇不同選項(xiàng)。購買成本也是工廠考慮的因素之一。
目的是計(jì)量各環(huán)節(jié)及總體蒸汽需求，從而根據(jù)各環(huán)節(jié)的消耗進(jìn)行分配，降低成本。之前沒有用于熱平衡的計(jì)量。
3. 科隆解決方案
該釀酒廠尋求一個(gè)整體供應(yīng)商，能夠提供全套計(jì)量方案。
3.1 熱量計(jì)量
科隆 提供了總共16套UFM3030超聲波流量計(jì)用于熱水計(jì)量。并在每個(gè)安裝位置配有兩只高精度TRA-TF30溫度傳感器。
它們出廠前經(jīng)過整體標(biāo)定，使偏差達(dá)到最小。溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換器通過二線制直接接入U(xiǎn)FM3030的電流輸入端。轉(zhuǎn)換器顯示當(dāng)前熱量消耗值以及總的千焦耳或每個(gè)單元的千焦耳能耗。無需單獨(dú)的溫度控制器。啟動(dòng)非常容易
3.2 壓縮空氣計(jì)量
在選擇最適合的具有最佳性價(jià)比進(jìn)行壓縮空氣計(jì)量方面費(fèi)了很多腦筋。作為工藝的一部分，克穆巴赫進(jìn)行了內(nèi)部計(jì)量測試。熱式質(zhì)量流量計(jì)、不帶壓力補(bǔ)償?shù)臏u街和KROHNE的帶溫壓補(bǔ)償?shù)?a title="OPTISWIRL 4070C" target="_blank">OPTISWIRL 4070C參與了測試。試驗(yàn)清晰地顯示，壓縮空氣管網(wǎng)中即使很小的壓力波動(dòng)都對精度產(chǎn)生顯著的影響因此壓力補(bǔ)償非常必要。由于科隆儀表具有這個(gè)功能而無需壓力變送器或其他計(jì)算單元，
OPTISWIRL 4070C因與參比儀表的差異最小而脫穎而出。
共安裝了8臺(tái)DN50的
OPTISWIRL 4070C。這些渦街流量計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)條件下標(biāo)定用于監(jiān)控壓縮空氣管網(wǎng)及相關(guān)消耗環(huán)節(jié)。在任何情況下均能精確計(jì)量，并對管網(wǎng)中任何溫度和壓力波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而補(bǔ)償介質(zhì)密度的變化。因此
OPTISWIRL 4070C配有一體化壓力溫度測量及計(jì)算機(jī)從而直接輸出修正后的體積流量。
3.3 蒸汽計(jì)量
科隆為每臺(tái)鍋爐配備了四臺(tái)（3XDN200, 1xDN150）帶有一體化溫度、壓力補(bǔ)償?shù)?a title="OPTISWIRL 4070C" target="_blank">OPTISWIRL 4070C測量鍋爐產(chǎn)生的蒸汽。能直接測量體積流量和質(zhì)量流量。
科隆儀表具有這樣的功能，在無需其他儀表的前提下，可以直接顯示要求的數(shù)值。
4. 客戶利益
通過新安裝的計(jì)量儀表，該釀酒廠可以優(yōu)化監(jiān)控管理其輔助及供給過程。
以下環(huán)節(jié)至關(guān)重要：
- 始于源頭的完整計(jì)量方案
- 通過定位計(jì)量點(diǎn)、計(jì)量法能夠降成本分派到每個(gè)獨(dú)立環(huán)節(jié)
- 通過計(jì)量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)熱量及流量在回路中的損失情況
- 能夠根據(jù)需要，各環(huán)節(jié)耗能概貌一目了然。
熱水能量平衡控制通過一臺(tái)儀表即可實(shí)現(xiàn)。溫度傳感器信號(hào)直接通過兩線接入流量計(jì)，無需單獨(dú)的流量計(jì)算機(jī)從而降低安裝成本。
通過流量計(jì)配一體化溫壓補(bǔ)償，減少了安裝工作量并提高了壓縮空氣和蒸汽的計(jì)量精度。
科隆儀表在比較試驗(yàn)中精度最佳。
5. 使用產(chǎn)品
UFM 3030
- 用于液體測量的三聲道在線式超聲波流量計(jì)
- 測量不受導(dǎo)電性，粘度，密度，溫度和壓力的影響
- 無可動(dòng)部件，無壓力損失
OPTITEMP TRA-S12 溫度傳感器
OPTISWIRL 4070 C
- 集成了溫壓補(bǔ)償功能的兩線制渦街流量計(jì)
- 適用于液體、氣體、蒸汽和飽和蒸汽
- 直徑可達(dá)DN 300
