[發(fā)明專(zhuān)利]用于測(cè)量質(zhì)量流量和能含量的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01805175.8
• 申請(qǐng)日: 2001-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1401071A
• 公開(kāi)（公告）日: 2003-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·T·帕滕;T·A·奧巴尼安;J·A·瓦倫蒂尼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 微動(dòng)公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01F1/84
• 分類(lèi)號(hào): G01F1/84;G01N33/22
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司
• 代理人: 崔幼平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及質(zhì)量流量計(jì)量裝置的領(lǐng)域，比如Coriolis流量計(jì)。更具體地說(shuō)，該計(jì)量裝置用于與其它的裝置或估計(jì)技術(shù)相結(jié)合，該裝置或技術(shù)通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)實(shí)時(shí)地確定在流體流中的流體成分以獲得優(yōu)良的測(cè)量精度。

問(wèn)題描述

消耗或運(yùn)輸石化液體和氣體的工業(yè)過(guò)程通常使用化合物的混合物，例如單種混合物的甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。通常，重要的是知道由單一類(lèi)型的化合物所組成的總的混合百分比。在這種情況下，通常根據(jù)摩爾分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)討論在混合物中化合物的表示。術(shù)語(yǔ)“質(zhì)量分?jǐn)?shù)”是指基于質(zhì)量分配給單種化合物或一組化合物的混合百分比。類(lèi)似地，術(shù)語(yǔ)“摩爾分?jǐn)?shù)”是指基于摩爾分配給單種化合物或一組化合物的混合百分比。通常的做法是通過(guò)應(yīng)用各種經(jīng)驗(yàn)公式或密度測(cè)量將其轉(zhuǎn)換為質(zhì)量的總和流體流的體積測(cè)量來(lái)計(jì)算摩爾或質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這種轉(zhuǎn)換將不確定性和誤差加到質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定中。

在石化精練行業(yè)中存在這樣的具體實(shí)例，在這些實(shí)例希望從流體流中確定質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)。工程技術(shù)人員通常查看裂化各種原料以將這些原料轉(zhuǎn)換為精練產(chǎn)品的過(guò)程效率，例如應(yīng)用萘或原油和高溫氣體的混合物在純氧的支持下通過(guò)2000°F下的燃燒從石油中直接使乙烯進(jìn)行的火焰熱解法。根據(jù)原油的特性和可用的氣體，可以調(diào)整反應(yīng)溫度和時(shí)間以從反應(yīng)容器的使用中最經(jīng)濟(jì)地回收?；谠诹黧w流中的成分分?jǐn)?shù)進(jìn)行的質(zhì)量平衡計(jì)算通常是這些類(lèi)型的計(jì)算的關(guān)鍵。在精細(xì)的調(diào)整的過(guò)程中，不僅已知進(jìn)入的燃料流的百分比成分有用，而且還有用是知道反應(yīng)產(chǎn)品的百分比成分。通?；隗w積百分比而不是質(zhì)量百分比執(zhí)行這些測(cè)量。

在使用管線傳輸和輸送天然氣和其它的燃料的使用中還存在另一具體的實(shí)例，在這種實(shí)例中希望已知流體流的分?jǐn)?shù)分解。燃料通?；隗w積出售，但是在恒定的體積上根據(jù)燃料隨著時(shí)間的變化熱值可以變化達(dá)50％。

在既不測(cè)量質(zhì)量也不測(cè)量體積的情況下還存在需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析的另一實(shí)例。例如，內(nèi)燃機(jī)或工業(yè)鍋爐可以用于燃燒燃料來(lái)發(fā)電的直接目的?？梢允褂脙?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)用于此目的的較小發(fā)電機(jī)。鍋爐可以用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)更大的發(fā)電機(jī)的蒸汽。雖然最終目標(biāo)是利用這些燃料中的能量，但是并不測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)的能量吞吐量。

基于功輸出和系統(tǒng)能量損失的分析直接或間接測(cè)量在原料中的可用的化學(xué)能量實(shí)質(zhì)是不可能的。燃燒動(dòng)作與效率損失相關(guān)，例如40％至60％，其中存儲(chǔ)在原料中的可用的化學(xué)能量部分損失為熵，因?yàn)樗荒苻D(zhuǎn)換為有用的功。例如，熱量通過(guò)對(duì)流和輻射轉(zhuǎn)換損失。由于燃燒放熱的特性使排氣更熱。燃料幾乎從沒(méi)有一致的質(zhì)量。這些因素結(jié)合阻止了作為在機(jī)械裝置中即將發(fā)生的機(jī)械失效或效率的指示的燃燒效率的監(jiān)測(cè)。

鍋爐和內(nèi)燃機(jī)可以用于不同的燃料。例如，兩用鍋爐可以容易地從使用氣體燃料轉(zhuǎn)換為使用液體燃料。這種類(lèi)型的轉(zhuǎn)換鍋爐應(yīng)用在公共服務(wù)公司部門(mén)，在這里電力公司希望在燃料之間切換以使它的燃料費(fèi)用最低以降低規(guī)定的發(fā)行的等級(jí)。但很難的是，使鍋爐從燃油切換到燃?xì)馊缓笤诓恢罋怏w燃料的特性和含量時(shí)確定多少氣體必須燃燒以代替油。

甚至在原料的變化沒(méi)有從油切換到天然氣這樣劇烈的情況下，原料本身在質(zhì)量和成分上隨時(shí)間變化。在天然氣流體流中通常會(huì)發(fā)現(xiàn)包括二氧化氮、氮?dú)?、水和硫化氫的稀釋劑。此外，除了天然氣的成分的相?duì)百分比在所選擇的生產(chǎn)區(qū)中油井與油井之間存在變化以外，在不同的生產(chǎn)區(qū)還具有較大的變化。因此，墨西哥海灣區(qū)產(chǎn)的氣體具有比在尼日利亞或加利福尼亞所產(chǎn)的氣體更低的特定重力和能含量。類(lèi)似地，原油的性質(zhì)從焦油狀物質(zhì)到容易傾倒并具有淺棕色的稀釋油各不相同。在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，在從產(chǎn)生區(qū)到消費(fèi)區(qū)通過(guò)管線或船泊運(yùn)輸原料時(shí)單種流體流混合并組合。每種流體流具有它本身的成分和特定的熱值。

根據(jù)內(nèi)燃機(jī)或鍋爐所燃燒的燃油的質(zhì)量和特性的不同內(nèi)燃機(jī)或鍋爐以不同的效率運(yùn)行。甚至在內(nèi)燃機(jī)以恒定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，通過(guò)添加稀釋劑使原料成分的變化可以使內(nèi)燃機(jī)可用的扭矩更小。類(lèi)似地，鍋爐可以形成更小的氣流。如果天然氣供應(yīng)變化到具有相對(duì)更多的甲烷的氣體則燃燒裝置可以減小或改善效率。如果僅僅已知燃料的熱含量，則可以根據(jù)預(yù)先選擇的參數(shù)改變?nèi)紵b置的運(yùn)行狀態(tài)，比如體積或質(zhì)量流率的變化以提供恒定能量源或在優(yōu)選的范圍內(nèi)的裝置的操作以獲得最佳的燃料效率。