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Jul 15, 2023

Usando medidores de vazão para melhorar a eficiência da caldeira

Os medidores de vazão térmicos funcionam bem porque a relação combustível-ar ideal para uma combustão eficiente em caldeiras é calculada com base na massa, não no volume. Este recurso apareceu originalmente em junho

Os medidores de vazão térmicos funcionam bem porque a relação combustível-ar ideal para uma combustão eficiente em caldeiras é calculada com base na massa, não no volume. Este recurso apareceu originalmente na edição de junho de 2022 da revista InTech.

Conheça suas opções ao selecionar a tecnologia de medidor de vazão apropriada para medir gás natural, água e vapor na geração de energia. Em muitas fábricas de produtos químicos, a eletricidade que a planta usa é derivada de uma usina de gás natural ou de uma planta de cogeração que queima fluxos de gases residuais. Nas grandes caldeiras (Figura 1), as centrais eléctricas reúnem ar e combustível (gás natural, gás residual, petróleo ou carvão) para combustão, o que cria calor. O calor ferve a água, criando vapor. O vapor passa por uma turbina, que faz com que a turbina gire, gerando eletricidade.

A geração de energia requer entrada de ar e combustível para combustão. Os engenheiros devem medir com precisão a proporção de ar e gás para uma combustão eficiente nas caldeiras. Muito gás é um desperdício, perigoso e caro; muito pouco cria chama insuficiente para ferver a água com eficiência.Medidores de orifício e turbina: Tradicionalmente, o monitoramento do gás combustível para as unidades de caldeira é realizado com um medidor de orifício ou turbina. No entanto, estes não são os melhores dispositivos de medição para esta aplicação porque estão sujeitos a falhas e requerem manutenção especializada frequente para fornecer uma medição precisa e confiável. Condições restritas de tubulação também podem causar dores de cabeça aos engenheiros. Por exemplo, um medidor de orifício requer 10 a 50 diâmetros de tubulação a montante para eliminar o efeito de distúrbios de fluxo. Como é difícil encontrar tubos longos e retos, a maioria dos sistemas de medição de vazão são afetados negativamente pela variação dos perfis de vazão dentro do tubo. O maior motivo de preocupação é que os medidores de orifício e de turbina medem o fluxo volumétrico. Sensores adicionais de pressão, temperatura e pressão diferencial, bem como um computador de fluxo, são necessários para calcular ou inferir o fluxo de massa (Figura 2). Isto não só degrada a precisão da medição de vazão, mas os custos de instalação e manutenção com esse tipo de medição compensada aumentam o custo de propriedade.

A água também é um fluxo de energia caro e um recurso limitado. Em aplicações de caldeiras, é importante medir com precisão o fluxo de água de alimentação de entrada para a caldeira, porque os usuários precisam medir a eficiência com que a caldeira transforma essa água de alimentação em vapor (Figura 1).Medidores de vazão ultrassônicos de fixação: Embora os usuários possam medir a água de entrada com um medidor de vazão de vórtice volumétrico, os medidores de vazão ultrassônicos de fixação são ideais para aplicações de vazão de água devido à sua facilidade de uso e flexibilidade de aplicação. Eles alcançam alta precisão em vazões baixas e altas, economizam tempo sem corte de tubos ou interrupção do processo e não são afetados por ruídos externos. Os avanços na tecnologia ultrassônica agora contam com software e aplicativos integrados que facilitam a instalação do medidor, fornecendo um sinal visual de que tudo foi feito corretamente.

O vapor da caldeira deve ser medido com precisão para determinar se a caldeira está produzindo a quantidade esperada de vapor ou precisa ser ajustada para aumentar a eficiência (Figura 1). Tradicionalmente, o fluxo de vapor tem sido medido com um dispositivo de pressão diferencial, normalmente uma placa de orifício. No entanto, tais dispositivos são medições de fluxo inerentemente volumétricas. Mudanças na pressão e na temperatura alterarão a taxa de fluxo de massa do vapor. Mesmo uma “pequena” mudança de 10% na pressão do vapor resultará em um erro de 10% no fluxo de massa não compensado. Isto significa que, em uma instalação típica de medição de pressão diferencial, a vazão volumétrica deve ser compensada medindo temperatura e pressão. Essas três medições (ΔP, T e P) são integradas a um computador de fluxo para calcular o fluxo de massa.Inserção de medidores de vazão de vórtice multivariáveis. Medidores de vazão de vórtice multivariáveis ​​de inserção medem a produção de vapor das caldeiras com mais precisão. Um medidor de vazão de vórtice de inserção com uma conexão de processo mede vazão mássica, temperatura, pressão, vazão volumétrica e densidade do fluido simultaneamente. A densidade do vapor saturado varia com a temperatura ou pressão, enquanto o vapor superaquecido varia com a temperatura e a pressão, portanto, os medidores de vazão de vórtice multivariáveis ​​garantem que os cálculos de densidade do medidor de vazão estejam corretos e, portanto, as medições do fluxo de massa de vapor estejam corretas. edição da revista InTech.