플레어 가스 유량 측정: 기술, 선택, 정확성 및 검증

이러한 작동 범위는 선호하는 측정 기술이 아닌 프로세스 데이터에서 플레어 가스 유량계를 선택해야 하는 주된 이유입니다. 정상 흐름에서 잘 작동하는 기기는 낮은 쪽에서 유용한 분해능을 잃거나, 문제가 발생하는 동안 검증된 범위를 초과하거나, 가스 특성의 변화에 ​​민감해질 수 있습니다.

이 가이드에서는 초음파, 열 질량 및 차압 측정을 비교한 후{0}}계량기를 지정하기 전에 중요한 프로세스 조건, 불확실성 원인, 설치 점검 및 확인 단계를 설명합니다.

플레어 가스 유량 측정을 수행하려면 무엇이 필요합니까?

플레어 시스템은 정상적인 환기, 시동, 정지, 유지 관리, 공정 방해 및 완화 이벤트 중에 방출되는 가스에 대한 제어된 경로를 제공합니다. 해당 시스템에 유입되는 가스를 측정하면 프로세스 모니터링, 손실 식별, 플레어 성능 평가, 배출 계산 및 규제 보고를 지원할 수 있습니다.

측정 목표는 미터를 선택하기 전에 정의되어야 합니다. 비정상적인 환기의 작동 표시만 필요한 플랜트는 규제된 계산에서 플레어 흐름을 사용하는 정유소와 반드시 동일한 요구 사항을 갖지는 않습니다.

예를 들어 현재 미국 요구 사항은40 CFR 63.670영향을 받는 응용 분야에 대한 지속적인 플레어 벤트-가스 흐름 모니터링 요구 사항을 포함하고 표준 조건에서 흐름을 보고할 때 특정 흐름 시스템이 온도와 압력을 고려하도록 요구합니다. 규정은 시설 및 관할 구역에 따라 다르므로 계량기 선택과 별도로 해당 허가 및 규제 체계를 확인해야 합니다.

플레어 가스를 측정하기 어려운 이유

단일 헤더는 매우 다른 흐름 조건을 볼 수 있습니다.

유용한 측정 범위는 일반 작동 지점 이상을 포괄해야 합니다. 플레어는 최소 유량 근처에서 오랜 기간을 보낸 후 구제 이벤트 중에 급격한 증가를 경험할 수 있습니다. SICK는 플레어 측정을 특히 까다로운 응용 분야로 설명합니다. 속도와 가스 구성 모두 빠르게 변할 수 있고 동일한 설비에서 매우 낮은 정상 유량과 훨씬 높은 정지 ​​유량이 가능하기 때문입니다.

사양 목적을 위해 최소, 정상 및 최대 흐름을 수집합니다. 가능하다면 해당 가스 속도도 계산하십시오. 크게 들리는 유속은 큰 헤더에서 여전히 적절한 속도를 생성할 수 있는 반면, 더 작은 라인은 미터의 상한 속도 한계에 빠르게 도달할 수 있습니다.

가스 조성이 일정하게 유지되지 않을 수 있음

공통 플레어 헤더는 여러 장치로부터 스트림을 수신할 수 있습니다. 수소-가 풍부한 가스, 탄화수소, 이산화탄소, 질소, 증기 또는 기타 구성 요소는 작동 조건이 변함에 따라 다른 비율로 유입될 수 있습니다.

각 측정 원리는 가스 특성에 다르게 반응하기 때문에 구성이 중요합니다. 이는 밀도 계산, 열 특성, 분자량, 음속 및 질량과 표준 체적 흐름 간의 변환에 영향을 미칠 수 있습니다.

낮은 압력으로 인해 측정 제약이 발생할 수 있음

저압-플레어 가스는 초음파 기술을 평가할 때 특별한 주의를 기울여야 합니다. 클램프-시스템에서 음향 신호는 파이프 벽을 통과하여 가스로 전달되어야 합니다. 강철과 저밀도 가스 사이의 큰 음향-임피던스 차이로 인해 신호 전송이 어려울 수 있습니다. Siemens는 이 제한 사항에 대해 구체적으로 논의합니다.강관 내 저압-플레어 가스.

이는 초음파 측정이 저압 플레어 서비스에 적합하지 않다는 의미는 아닙니다-. 이는 미터 구성, 센서 배열, 파이프 재질, 압력 및 신호 마진을 함께 평가해야 함을 의미합니다. 일반초음파 유량계사양이 모든 플레어 구성을 대표한다고 가정해서는 안됩니다.

습한 가스 및 침전물은 센서에 영향을 줄 수 있습니다.

플레어 가스가 항상 건조한 것은 아닙니다. 응축수, 물방울, 고체 또는 침전물이 측정 위치에 도달할 수 있습니다. 그 영향은 기기에 따라 다릅니다. 침전물은 열 센서의 열 전달을 변경하고, 압력 포트가 막힐 수 있으며, 오염이나 액체가 초음파 신호 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 프로세스 검토에는 녹아웃-드럼 성능, 예상되는 응축수, 액체 이월 및 제안된 계량기 위치의 침전물 이력이 포함되어야 합니다.

세 가지 주요 플레어 가스 유량 측정 기술

초음파 유량 측정

이동 시간-초음파 계측기는 흐름 방향에 따른 초음파 이동 시간과 흐름 방향에 대한 초음파 이동 시간의 차이를 통해 가스 속도를 결정합니다. 측정 물리학에 대한 자세한 설명은 다음을 참조하세요.초음파 유량계 작동 원리 가이드.

초음파 기술은 상당한 영구 압력 손실을 발생시키지 않고 측정할 수 있고 광범위한 작동 범위에 맞게 설계할 수 있기 때문에 플레어 헤더에 널리 고려됩니다. 특수 목적으로 제작된-플레어 장비는 프로세스 변경과 장비 문제를 구별하는 데 도움이 되는 소리 및 신호 진단의 속도-도 제공할 수 있습니다.

중요한 제한은 "초음파"가 보장된 작동 범위가 아닌 측정 원리를 설명한다는 것입니다. 센서 설계, 음향 경로 수, 가스 압력, 파이프 형상, 소음, 구성 및 최대 속도는 모두 성능에 영향을 미칩니다. 예를 들어, SICK의 플레어- 관련 문서에서는 표준 초음파 장치가 이를 자동으로 처리한다고 가정하기보다는 급격한 속도와 구성 변화를 설계 조건으로 취급합니다.

열 질량 흐름 측정

A 열 질량 유량계가열된 센서 주변의 열{0}전달 반응을 통해 가스 질량 흐름을 결정합니다. 이 설명에는 유용한 소개가 있습니다.열-분산 측정 작동 원리.

열 측정은 낮은-유량 감도와 직접적인 질량-유량 출력이 유용할 때 매력적일 수 있습니다. 또한 부피 판독과 별도의 밀도 계산만으로 질량 유량을 도출할 필요가 없습니다.

플레어 서비스에 대한 주요 엔지니어링 문제는 가스 구성입니다. 다양한 가스는 열을 다르게 전달하므로, 한 혼합물에 대해 보정되거나 구성된 계측기는 해당 혼합물이 실질적으로 변할 때 다르게 반응할 수 있습니다. 이것이 열-계량기 공급업체가 구성 데이터를 요청하는 이유이며 일부 최신 시스템에는 가스-혼합물 특성을 업데이트하는 방법이 포함되어 있는 이유입니다. 근본적인 문제는 이 기사에서 더 자세히 설명됩니다.가스 혼합물의 열 질량 측정.

따라서 단순히 플레어 구성이 다양할 수 있다는 이유만으로 열 기술을 거부해서는 안 됩니다. 대신, 변동 정도, 변경 빈도 및 제안된 측정기가 해당 변동을 처리하기 위한 문서화된 방법을 가지고 있는지 확인하십시오.

차압 및 Pitot- 기반 시스템

차압-압력 측정은 기본 요소나 프로브를 가로지르거나 그 주변으로 이동하는 가스에 의해 생성된 압력 차이로부터 흐름을 유도합니다. 송신기 자체는 기존의 것일 수 있습니다.압력 또는 차압-압력 기기, 전체 시스템에는 기본 장치, 압력 연결, 가스{0}}속성 입력 및 유량 계산이 포함됩니다.

DP 기술은 익숙하고 적합한 응용 분야에서 실용적일 수 있지만, 속도가 감소함에 따라 사용 가능한 차압이 떨어지기 때문에 매우 낮은 플레어 흐름이 어렵습니다. 반대쪽 끝에서 프로브와 트랜스미터 범위는 최대 신뢰성 조건을 수용해야 합니다. 측정 용어 자체에 대한 자세한 내용은 이 개요를 참조하세요.차압-압력 가스-미터 정확도.

DP 시스템은 또한 임펄스 라인, 압력 포트, 응축수, 막힘 및 밀도 보상에도 주의가 필요합니다. 따라서 단순한 트랜스미터 정확도 수치는 총 유량-측정 불확도와 동일하지 않습니다.

기술 비교 방법

이 표는 선별 도구입니다. 최종 선택은 실제 가스, 압력, 온도, 파이프 및 속도 조건에 대해 제조업체가 검증한 작동 범위를 사용해야 합니다.

실제 부피, 표준 부피 또는 질량 흐름?

한 가지 사양 실수는 기초를 정의하지 않고 "흐름"을 요구하는 것입니다.

실제 체적 유량작동 압력과 온도에서 파이프를 통과하는 부피를 나타냅니다.표준 체적 유량정의된 기준 조건에서의 가스 부피를 나타냅니다.질량 흐름단위 시간당 시스템을 통과하는 질량을 나타냅니다.

이러한 값은 서로 관련되어 있지만 서로 바꿔 사용할 수는 없습니다. 가스 부피는 압력과 온도에 따라 변합니다. 이것이 바로 압력, 온도, 분자량 또는 기준 조건이 잘못 구성되었기 때문에 표준{1}}유량 계산이 잘못된 반면 계기가 정확한 실제 속도를 보고할 수 있는 이유입니다.

이러한 구별은 사이트의 가이드에서 더 자세히 다루고 있습니다.질량 흐름 대 체적 흐름. 압력 데이터가 변환의 일부인 경우 엔지니어링 팀이 절대 압력과 게이지 압력에 동의하는지 확인하십시오. 사이의 차이PSI, PSIA, PSIG형식 세부정보가 아닙니다.

영향을 받는 미국 정유소 응용 분야의 경우 40 CFR 63.670은 모니터링되는 특정 체적 흐름 계산에 대한 표준 조건을 지정하고 조성에서 결정된 분자량을 사용하여 질량 흐름을 변환할 수 있도록 허용합니다. 해당 규제 예는 계측을 구성하기 전에 요청된 보고 기준을 확정해야 하는 이유를 보여줍니다.

정확도는 전체 측정 불확도와 동일하지 않습니다

미터 데이터시트에는 정확도 값이 인용되어 있지만 플레어{0}}유량 불확실성은 전체 측정 시스템의 영향을 받습니다.

잠재적인 기여자는 다음과 같습니다:

• 미터 교정 및 반복성;
• 검증된 범위의 최저 또는 최고 근처에서 작동합니다.
• 파이프 내부-직경 오류;
• 왜곡되거나 소용돌이치는 속도 프로파일;
• 가스-조성 불확실성;
• 압력 및 온도 측정;
• 표준-흐름 변환;
• 센서 오염 또는 신호 저하;
• 트랜스미터에 설치 매개변수가 잘못 입력되었습니다.

초음파 시스템의 경우 기기 정확도와 적용 정확도의 차이가 특히 중요합니다. 실험실 성능 수치만으로는 부적합한 음향 경로, 잘못된 파이프 데이터 또는 흐름 방해를 설명할 수 없습니다. 해당 사이트의 토론초음파 유량계 정확도유용한 배경 지식을 제공하지만 플레어 적용은 여전히 ​​특정 계량기 문서와 비교하여 검토되어야 합니다.

측정이 보고 또는 계약 요구 사항을 지원하는 경우 구매 전에 필요한 불확실성과 확인 방법을 정의하십시오. 그렇지 않으면 선택한 기기가 기술적으로 기능하지만 측정 목표를 충족하지 못하는 것을 설치 후 프로젝트에서 발견할 수 있습니다.

플레어 가스 유량계 선택 방법

1. 전체 운영 범위 설정

최소, 정상 및 최대 유량, 압력 및 온도를 기록합니다. 단일 설계 지점에 의존하기보다는 시작, 종료, 제거, 완화 및 기타 신뢰할 수 있는 비정상 조건을 포함합니다.

2. 가스 구성 및 변동성을 설명합니다.

중요한 운영 사례에 대한 대표 구성을 제공합니다. 여러 프로세스 장치가 하나의 헤더를 공급하는 경우 단일 "일반 가스" 분석으로 계기에 가장 어려운 조건을 숨길 수 있습니다.

3. 필요한 흐름 기반을 확인합니다.

필요한 출력이 실제 부피, 표준 부피, 질량 유량, 속도 또는 이들 중 하나 이상인지 명시하십시오. 표준 참조 조건을 명시적으로 정의합니다.

4. 파이프와 제안된 미터 위치를 문서화하십시오.

파이프 외경, 벽 두께 또는 일정, 재료, 라이닝(있는 경우), 방향 및 사용 가능한 접근을 기록합니다. 근처의 엘보우, 티, 밸브, 리듀서, 헤더 및 기타 방해 요소를 식별합니다. 사이의 관계유량 및 압력전체 플레어 계산에는 추가적인 가스-속성 정보가 필요할 수 있지만 공정 조건을 검토할 때 유용한 배경 지식이 될 수도 있습니다.

5. 설치 제약사항을 조기에 파악하세요.

회선을 폐쇄할 수 있나요? 잘라낼 수 있나요? 핫 태핑이 허용됩니까? 삽입 설치가 허용됩니까? 해당 위치에 위험 지역 승인이-필요합니까? 이러한 질문은 불필요한 엔지니어링 작업이 완료되기 전에 매력적인 기술을 제거할 수 있습니다. 열 기기의 경우 이 논의는 다음과 같습니다.위험 지역의 열 질량 측정기추가 컨텍스트를 제공하지만 실제 승인은 선택한 제품 인증서에서 확인해야 합니다.

6. 공급업체에 애플리케이션-별 증거를 요청합니다.

"이 기술은 플레어 가스를 측정할 수 있다"고 멈추지 마세요. 제안된 구성이 최소 압력, 최대 속도, 가스 매트릭스, 파이프 크기, 오염 위험 및 필요한 불확실성에 대해 평가되었는지 물어보십시오.

까다로운 초음파 서비스의 경우 예상 신호 마진 또는 제조업체의 애플리케이션 평가를 요청하십시오. 열 측정의 경우 구성 변경이 어떻게 처리되는지 문의하세요. DP 시스템의 경우 최소 유량에서 사용 가능한 차압과 최대 유량에서 범위를 확인합니다.

설치 및 확인: 무엇을 확인해야 합니까?

플레어 가스 흐름 테스트는 연속 흐름 측정과 별도로 처리되어야 합니다. 테스트 및 검증은 설치된 시스템이 의도한 대로 구성되고 작동하는지 여부를 확인합니다.

실제 시운전 점검에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 실제 파이프 치수는 트랜스미터 구성과 일치합니다.
• 센서 위치와 방향이 설치 도면과 일치합니다.
• 흐름 방향이 정확합니다.
• 엔지니어링 단위 및 표준 참조 조건이 문서화되어 있습니다.
• 압력 및 온도 입력이 합리적이며 올바른 절대 또는 게이지 기준을 사용합니다.
• 가스 조성 또는 분자량-중량 구성이 의도한 작동 사례와 일치합니다.
• 아날로그, 펄스 및 디지털 출력의 크기가 올바르게 조정되었습니다.
• 계량기 진단은 기준으로 기록됩니다.
• 프로세스 조건이 허용되면 0 또는 예상되는 낮은{0}}유량 동작을 확인합니다.
• 계기의 구성 범위는 지정된 작동 범위를 포함합니다.

교정 문서도 보관할 인증서로 취급하기보다는 검토해야 합니다. 이 개요는유량계 교정교정 개념에 대한 유용한 배경을 제공합니다.

초음파 플레어 측정의 경우 시운전 시 진단 값을 기록하십시오. 그런 다음 신호 품질이나 음속의 향후 변화를 알려진 기준과 비교할 수 있습니다. 타당한 유량 수치만으로는 측정이 정상 상태로 유지된다는 점을 입증하기에 충분하지 않습니다.

일반적인 문제와 먼저 확인해야 할 사항

초음파 신호가 약해집니다

트랜스미터 매개변수를 조정하기 전에 압력, 구성, 온도 또는 파이프 조건이 변경되었는지 확인하십시오. 낮은 가스 밀도, 소음, 침전물, 센서 정렬 및 의도된 속도 범위를 초과하는 작동은 모두 신호 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.

판독이 불안정해짐

흐름 추세를 프로세스 데이터와 비교합니다. 실제 플레어 흐름은 불안정할 수 있습니다. 프로세스가 안정적이면 가스 구성, 액체 캐리오버, 흐름- 프로필 교란, 압력 및 온도 입력, 계기 진단을 조사합니다.

표준 흐름은 잘못된 것처럼 보이지만 속도는 합리적으로 보입니다.

기준 온도 및 압력, 절대 압력 입력, 분자량, 가스 구성 및 공학 단위를 확인하십시오. 이 패턴은 속도 측정 자체보다는 변환 레이어를 가리키는 경우가 많습니다.

가스 소스가 변경된 후 열 측정기가 변경됩니다.

교정 또는 구성에 사용된 가스와 비교하여 새로운 구성을 검토합니다. 열 질량 측정은 본질적으로 가스 열{1}}전달 특성과 연관되어 있습니다. Sierra의 기술 자료열 삽입 측정기 및 가스 구성가스 혼합물이 일반적으로 계기 구성의 일부인 이유를 설명합니다.

실제 선택 예

일반적으로 작은 퍼지 흐름을 전달하지만 정지 중에 여러 장치에서 가스를 받을 수 있는 가상의 대형 정유소 플레어 헤더를 생각해 보십시오. 압력은 낮고 구성은 크게 변하며 최대 속도는 정상 작동 조건보다 훨씬 높습니다.

정상적인 유량만으로 유량계를 선택하는 것은 시기상조입니다. 엔지니어링 순서는 다음과 같아야 합니다.

• 최소, 정상 및 최대 조건에서 속도를 계산합니다.
• 가장 낮은-압박 사례를 식별합니다.
• 예상되는 가스 조성 범위를 정의합니다.
• 액체 이월이 신뢰할 수 있는지 확인하십시오.
• 사용 가능한 직선 및 파이프 형상을 검토합니다.
• 해당 조건에 대해 각 계량기 기술을 선별합니다.
• 나머지 옵션에 대한 애플리케이션{0}}별 성능 증거를 요청합니다.

초음파 측정은 넓은 범위와 낮은 압력 손실 요구사항으로 인해 유력한 후보로 떠오를 수 있지만, 구성의 낮은 -압력 클램프-는 음향 검토에 실패할 수 있습니다. 목적에 맞게 제작된-인라인 또는 삽입 초음파 설계는 계속 실행 가능합니다. 열 측정기는 낮은 유량에서 매력적일 수 있지만 구성 변경을 처리하기 위한 방어 가능한 방법이 필요합니다. DP 솔루션은 높은-유량의 경우 범위를 초과하지 않고 최저점에서 충분한 차압이 필요합니다.

이 예의 가치는 하나의 기술이 "승리한다"는 것이 아닙니다. 이는 플레어-미터 선택이 먼저 공정-상태 문제이고 두 번째로 기기-범주 문제인 이유를 보여줍니다.

견적을 요청하기 전에 준비해야 할 정보

• 측정 목표 및 해당 보고 요구 사항
• 최소, 정상 및 최대 흐름 또는 속도;
• 최소, 정상 및 최대 압력;
• 최소, 정상 및 최대 온도;
• 관련 운영 사례에 대한 가스 구성;
• 예상되는 액체, 고체 또는 침전물;
• 파이프 OD, ID 또는 일정 및 재료;
• 배관 도면 및 사용 가능한 직선 실행;
• 위험-지역 분류;
• 필요한 흐름 기반 및 기준 조건;
• 필요한 출력 및 통신 프로토콜
• 설치 및 종료 제한;
• 정확성, 불확실성, 교정 및 검증 요구 사항.

이 정보를 제공하면 공급업체는 파이프 크기와 일반 유량만으로 계량기를 추천하는 대신 실제 적용 사례를 평가할 수 있습니다. 이러한 데이터가 준비되어 있으면 다음을 통해 제출할 수도 있습니다.신청 문의 양식기술 검토를 위해.

자주 묻는 질문

플레어 가스에 가장 적합한 유량계는 무엇입니까?

보편적인 최고의 기술은 없습니다. 특수 목적으로 제작된-초음파 계측기는 흐름 변화가 큰 메인 플레어 헤더에 대한 강력한 후보인 경우가 많으며, 열 질량 및 DP 시스템은 적절한 조건에서 효과적일 수 있습니다. 결정은 작동 범위, 구성, 압력, 설치, 오염 위험 및 필요한 불확실성을 기반으로 이루어져야 합니다.

초음파 유량계로 저압-플레어 가스를 측정할 수 있나요?

예, 적절한 구성에서는 가능합니다. 하지만 가스 압력이 낮으면-음향 측정이 더 어려워질 수 있습니다. 강철 파이프를 통한 클램프-측정에는 초음파 에너지의 일부만 저밀도 가스에 들어갈 수 있으므로 특별한 조사가 필요합니다.- 일반적인 압력 가정보다는 제조업체의 적용 평가를 사용하십시오.

가스 구성 변화가 플레어 유량 측정에 영향을 줍니까?

예. 효과는 측정 원리에 따라 다릅니다. 구성성분은 밀도, 분자량, 열적 특성, 소리의 속도를 변화시킬 수 있습니다. 열 질량 측정은 교정이나 구성에 사용되는 가스 열{3}}전달 특성에 특히 민감합니다.

플레어 유량 측정에 압력과 온도가 필요한 이유는 무엇입니까?

이는 실제 체적 유량을 정의된 표준 조건으로 변환해야 하고 밀도 및 계기 성능에 영향을 미칠 수도 있는 경우에 필요합니다. 필요한 입력은 측정 원칙과 보고 기준에 따라 다릅니다.

플레어 가스 유량계는 얼마나 자주 교정해야 합니까?

모든 플레어 미터에 적용되는 보편적인 간격은 없습니다. 교정 및 검증 빈도는 해당 규정, 프로젝트 사양, 제조업체 지침, 측정 중요도, 기기 진단 또는 과거 성능의 증거를 따라야 합니다.

미터 정확도는 측정 불확도와 동일합니까?

아니요. 미터 정확도는 측정 시스템의 일부만을 설명합니다. 파이프 치수, 설치 효과, 가스 특성, 압력 및 온도 장비, 변환 계산, 교정 및 작동 범위는 모두 최종 보고된 흐름의 불확실성에 영향을 줄 수 있습니다.

결론

신뢰할 수 있는 플레어 가스 유량 측정은 계기 카탈로그가 아닌 작동 범위에서 시작됩니다. 엔지니어링 팀은 흐름이 얼마나 변할 수 있는지, 구성이 어떻게 변하는지, 어떤 압력 및 온도 조건이 발생하는지, 파이프 형상이 허용하는 것, 최종 보고된 값이 나타내야 하는 것이 무엇인지 이해해야 합니다.

초음파, 열 질량 및 차압-압력 기술은 모두 합법적인 응용 분야를 가지고 있습니다. 유용한 질문은 어떤 원리가 보편적으로 가장 좋은지가 아니라 제안된 계기가 플레어 시스템의 실제 최소 및 최대 조건에서 적절한 성능을 보여줄 수 있는지입니다.

장비가 일상적인 공장 보고의 일부가 되기 전에 유량 기준을 정의하고, 전체 측정 불확도를 검토하고, 설치 제약 조건을 확인하고, 검증 기준선을 설정하십시오. 이러한 단계는 단일 정확도 수치 또는 일반적인{1}}흐름 조건에서 기술을 선택하는 것보다 측정 신뢰성에 더 많은 영향을 미칩니다.