การเลือกขนาดโรตามิเตอร์แบบท่อโลหะสำหรับน้ำบริสุทธิ์พิเศษและก๊าซไนโตรเจน

คำตอบด่วน

โครงการขยายโรงงานปิโตรเคมีในไต้หวันต้องการโรตามิเตอร์แบบท่อโลหะสี่ตัว แบ่งเป็นสองส่วนสำหรับการใช้งานสองประเภท สองตัวแรกเป็นขนาด DN25 และ DN20 (1 นิ้ว และ 3/4 นิ้ว) ตัวเรือนทำจากสแตนเลส 316 บุด้วย PTFE มีเอาต์พุต HART 4-20 mA และตัวเรือนมาตรฐาน NEMA 4X หรือ IP65 สำหรับน้ำบริสุทธิ์พิเศษที่อัตราการไหล 0-250 กก./ชม. และก๊าซไนโตรเจนที่อัตราการไหล 0-50 Nm³/ชม. ส่วนสายการไหลที่สี่ต้องการเพียงการแสดงผลเฉพาะจุด จึงระบุให้ใช้โรตามิเตอร์แบบท่อ PVC ใส ที่อัตราการไหล 0-7 Nm³/ชม. บริษัท Silver Automation Instruments ผลิตทั้งสองแบบบนแพลตฟอร์มโรตามิเตอร์แบบท่อโลหะ HH50 เดียวกัน โดยมีความแม่นยำ ±0.5% ของช่วงการวัด

ข้อมูลเบื้องต้น: โครงการขยายหนึ่งโครงการ จุดไหลสี่จุด ของเหลวสองชนิด

กรณีนี้มาจากโครงการจัดซื้อเครื่องมือวัดจริงสำหรับการขยายโรงงานปิโตรเคมีแห่งหนึ่งในไต้หวัน โครงการนี้ต้องการโรตามิเตอร์สี่ตัวบนแท็กแยกกันสี่ชุด สองตัวใช้สำหรับวัดน้ำบริสุทธิ์พิเศษและก๊าซไนโตรเจนพร้อมเอาต์พุตตัวส่งสัญญาณเต็มรูปแบบ อีกสองตัวใช้สำหรับบริการไนโตรเจน โดยตัวหนึ่งต้องการเอาต์พุต HART สำหรับการบูรณาการ DCS และอีกตัวหนึ่งไม่ต้องการอะไรมากไปกว่าเครื่องชั่งในพื้นที่

การผสมผสานแบบนั้นเป็นเรื่องปกติในการขยายโรงงานเก่า ท่อสาธารณูปโภคมักไม่ได้รับการจัดสรรงบประมาณด้านเครื่องมือวัดเท่ากับท่อในกระบวนการผลิต วิศวกรที่ออกแบบโรตามิเตอร์สี่ตัวสำหรับโครงการหนึ่ง มักจะระบุระดับการสร้างที่แตกต่างกันสองหรือสามแบบ ไม่ใช่หน่วยมาตรฐานเดียวที่ซ้ำกันสี่ครั้ง

เราพบเห็นรูปแบบนี้หลายครั้งแล้วในโรงงานปิโตรเคมีและโรงงานเส้นใยเคมีทั่วไต้หวันและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ สายการผลิตใหม่จำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างเข้มงวดด้วย HART 4-20 mA สำหรับการติดตามแนวโน้ม DCS ในขณะเดียวกัน สายระบายอากาศหรือสายไล่ก๊าซ ซึ่งผู้ปฏิบัติงานตรวจสอบโดยการเดินผ่านเท่านั้น กลับใช้หน่วยอ่านค่าแบบท้องถิ่นที่ราคาถูกกว่าและไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เลย

การใช้งานที่ 1: โรตามิเตอร์แบบท่อโลหะ DN25 สำหรับน้ำบริสุทธิ์พิเศษ อัตราการไหล 0-250 กก./ชม.

ข้อกำหนดแรกระบุถึง โรตามิเตอร์แบบท่อโลหะ ขนาด 1 นิ้ว (DN25) สำหรับสายน้ำบริสุทธิ์พิเศษ (UPW) ติดตั้งแบบอินไลน์ การไหลแนวตั้ง จากล่างขึ้นบน ตัวเรือนและลูกลอยระบุเป็นสแตนเลส 316 บุด้วย PTFE เชื่อมต่อด้วยหน้าแปลน RF ขนาด 1 นิ้ว 150# เนื่องจาก UPW ดูดซับสิ่งปนเปื้อนได้ง่าย วัสดุท่อที่ไม่หลุดร่วงอนุภาคหรือปล่อยไอออนลงในกระแสน้ำจึงมีความสำคัญมากกว่าในการใช้งานกับน้ำในกระบวนการผลิตทั่วไป

อัตราการไหลปกติตั้งไว้ที่ 150 กก./ชม. โดยมีอัตราสูงสุดที่ 250 กก./ชม. ในแง่ของปริมาตร ที่ความหนาแน่นสัมพัทธ์ 1000 กก./ลบ.ม. จะคำนวณได้ประมาณ 0.15 ถึง 0.25 ลบ.ม./ชม. หรือประมาณ 0.66 ถึง 1.1 แกลลอนต่อนาที (GPM) ซึ่งถือว่าเป็นท่อขนาดเล็กเมื่อเทียบกับมาตรฐานปิโตรเคมี และเป็นงานประเภทที่โรตามิเตอร์แบบท่อโลหะสามารถรับมือได้ดี เนื่องจากโรตามิเตอร์แบบท่อแก้วไม่เหมาะสำหรับแรงดันใช้งานที่ระบุไว้ในที่นี้

แรงดันใช้งานสูงสุดอยู่ที่ 5 กก./ซม.²G (ประมาณ 4.9 บาร์ หรือ 71 psi) ในสภาวะปกติที่ 3 กก./ซม.²G (43 psi) และอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 60°C (140°F) ข้อกำหนดอนุญาตให้แรงดันตกคร่อมมิเตอร์ได้ 0.5 กก./ซม.²G (0.49 บาร์, 7.1 psi) ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับโรตามิเตอร์แบบท่อโลหะขนาดและช่วงการไหลนี้ เอาต์พุตคือ 4-20 mA พร้อม HART, จ่ายไฟจาก 24 VDC, มีตัวเรือน NEMA 4X หรือ IP65 และความแม่นยำที่กำหนดไว้ที่ ±0.5% ของช่วงการวัด

การใช้งานที่ 2: โรตามิเตอร์แบบท่อโลหะ DN20 สำหรับตรวจสอบก๊าซไนโตรเจน ช่วงอัตราการไหล 0-50 Nm³/h

แท็กสองตัวในโครงการนี้มีหน้าที่ วัดการไหลของก๊าซไนโตรเจน ที่เกือบจะเหมือนกัน โดยทั้งสองตัวติดตั้งบนท่อขนาด 3/4 นิ้ว (DN20) พร้อมหน้าแปลน RF ขนาด 3/4 นิ้ว 150# ตัวเรือนทำจากสแตนเลส 316 บุด้วย PTFE และมีเอาต์พุต HART 4-20 mA และตัวเรือน NEMA 4X/IP65 เช่นเดียวกับมิเตอร์ UPW ช่วงการไหลอยู่ที่ 0-50 Nm3/h หรือประมาณ 29.4 SCFM โดยมีจุดการทำงานปกติอยู่ที่ 15 Nm3/h (8.8 SCFM)

ท่อสำหรับคลุมและไล่ก๊าซไนโตรเจนแบบนี้พบเห็นได้ทั่วไปในโรงงานปิโตรเคมี การคลุมถัง การไล่ก๊าซสำหรับอุปกรณ์ การใช้ก๊าซปิดผนึก ล้วนดึงก๊าซจากท่อหลักเดียวกัน และแต่ละสาขามักจะมีตัวบ่งชี้การไหลเฉพาะที่ เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบได้ว่าปริมาณที่ถูกต้องไหลไปยังจุดที่ควรจะเป็นหรือไม่

ความหนาแน่นของก๊าซมีผลต่อการเลือกขนาดของโรตามิเตอร์ในแบบที่แตกต่างจากการใช้งานกับของเหลว ข้อมูลจำเพาะนี้ระบุค่าน้ำหนักโมเลกุลที่ 28 ซึ่งก็คือไนโตรเจน และความหนืดที่ 0.01 cP โรตามิเตอร์ที่สอบเทียบกับก๊าซอื่นหรือแรงดันอ้างอิงอื่นจะอ่านค่าผิดพลาด บางครั้งอาจผิดพลาดมาก ดังนั้นลูกลอยและมาตราส่วนในที่นี้จึงจำเป็นต้องสอบเทียบกับก๊าซที่ใช้งานจริงและแรงดันใช้งานสูงสุดที่ระบุไว้ที่ 5 kg/cm²G (71 psi) และแรงดันใช้งานปกติที่ 2 kg/cm²G (28 psi) อุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 60°C (140°F) โดยการทำงานปกติอยู่ที่อุณหภูมิห้อง

การใช้งานที่ 3: โรตามิเตอร์สำหรับท่อ PVC ใส DN20 แสดงผลเฉพาะจุด 0-7 Nm3/h

แท็กที่สี่เป็นตัวที่แตกต่างออกไป มีขนาดท่อ 3/4 นิ้ว (DN20) และการเชื่อมต่อ RF 3/4 นิ้ว 150# เหมือนกับสองยูนิต HART ข้างต้น แต่ไม่มีเอาต์พุตตัวส่งสัญญาณเลย มีเพียงมาตรวัดในพื้นที่เท่านั้น วัสดุของท่อและลูกลอยเปลี่ยนจากส แตนเลส 316 บุด้วย PTFE เป็น PVC ใส ช่วงการไหลลดลงเหลือ 0-7 Nm3/h หรือประมาณ 4.1 SCFM และระดับแรงดันก็ต่ำลงด้วย สูงสุด 5 kg/cm2G (71 psi) แต่ในสภาวะการทำงานปกติจะอยู่ที่เพียง 1 kg/cm2G (14 psi) เท่านั้น

นี่เป็นวิธีการประหยัดต้นทุนที่พบได้ทั่วไปในท่อสาขาของระบบสาธารณูปโภคที่มีความสำคัญต่ำ โรตามิเตอร์แบบท่อ PVC ใสมีราคาสูงกว่าเครื่องส่งสัญญาณ HART สแตนเลสมาก และสำหรับท่อที่ผู้ปฏิบัติงานเพียงแค่เหลือบมองระหว่างการตรวจสอบ การเลือกใช้แบบท่อ PVC มักจะเป็นทางเลือกที่เหมาะสม แต่โรตามิเตอร์แบบท่อ PVC มีขีดจำกัดแรงดันและอุณหภูมิต่ำกว่าแบบท่อโลหะ ดังนั้นแรงดันใช้งานในท่อสาขานี้จึงต้องอยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนดของท่อ ไม่ใช่แค่ภายในแรงดันที่ออกแบบไว้ในกระบวนการเท่านั้น

สรุปรายละเอียดคุณสมบัติ

เหตุใดการใช้โรตามิเตอร์จึงเหมาะสมกับประเด็นทั้งสี่นี้

จุดไหลทั้งสี่จุดนี้ไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำหรือความสม่ำเสมอในระดับที่จะต้องใช้มิเตอร์แบบโคริโอลิสหรือแบบแม่เหล็กไฟฟ้า การจ่ายน้ำ UPW ที่อัตราต่ำกว่า 1.1 GPM และท่อจ่ายไนโตรเจนสำหรับระบบสาธารณูปโภคที่อัตราต่ำกว่า 30 SCFM อยู่ในช่วงที่ความแม่นยำ ±0.5% ของช่วงการวัดของโรตามิเตอร์แบบท่อโลหะก็เพียงพอแล้ว และต้นทุนการติดตั้งที่ต่ำกว่าก็เป็นสิ่งสำคัญ

ข้อแลกเปลี่ยนนี้ควรค่าแก่การกล่าวถึงอย่างตรงไปตรงมา การอ่านค่าของโรตามิเตอร์ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลวที่ไหลผ่าน หากเปลี่ยนก๊าซ เปลี่ยนความดันอย่างมาก หรือเปลี่ยนความถ่วงจำเพาะของของเหลว การสอบเทียบจะไม่สามารถใช้ได้อีกต่อไป เว้นแต่ว่ามิเตอร์จะถูกออกแบบและสอบเทียบสำหรับสภาวะนั้นๆ โดยเฉพาะ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมป้ายกำกับแต่ละอันในโครงการนี้จึงระบุของเหลว ความดัน และอุณหภูมิที่แตกต่างกัน แทนที่จะใช้การสอบเทียบเดียวสำหรับทั้งสี่กรณี

สำหรับจุดที่การอ่านค่าการไหลป้อนข้อมูลไปยังระบบควบคุมแบบกระจายศูนย์ (DCS) หรือบันทึกไว้ในรายงานการผลิต เราขอแนะนำให้ใช้เอาต์พุต HART 4-20 mA ตามที่ระบุไว้ในป้ายกำกับสามในสี่ป้าย สำหรับท่อระบายอากาศหรือท่อไล่ก๊าซที่การตรวจสอบด้วยสายตาอย่างรวดเร็วก็เพียงพอแล้ว รุ่นท่อใสที่มีการแสดงผลเฉพาะที่ จะช่วยลดต้นทุนโดยไม่ลดทอนสิ่งใดที่แอปพลิเคชันนั้นต้องการจริง ๆ