面向未来：火炬设施中的超声波流量测量

全球各行各业的环保法规日趋严格。而在炼油、化工和石化行业，超声波技术已应用多年。如今，日益增加的监管压力和报告要求凸显了这一趋势。

这极大提升了市场对可靠火炬气测量及数据可用性的需求，即使在严苛工况下也不例外。炼油、化工及石化行业的相关法规已十分完善，其他诸多行业也在主动寻求技术解决方案，以满足未来环境法规要求。尤其在数据报告方面，超声波技术相比其他技术也具有诸多优势势。

超声波流量计是一种成熟的流体计量技术，应用范围覆盖计量交接、火炬气流量测量、排放管控等。其原理是测量声波在流体中顺流和逆流时的传播时间差，并由此计算出平均流速。此处的“平均流速”指管道横截面上的流速均值。

火炬气流量测量的主要目的之一是精确计量温室气体（GHG）。近年来，行业对精确计量温室气体日益重视。空气污染相关费用和税收不断增加，因此对精确且可用的测量方法的需求也随之增长。面对复杂的火炬气工况，油气、化工和石化行业对测量技术提出了极高的要求：

• 气体流速范围：0 m/s...120 m/s
• 气体流速快速变化
• 混合气体成分快速变化，包含天然气、氢气、二氧化碳等

确保在最高气体流速下也能可靠测量，是火炬气测量系统的重要特征之一。创新主动声学相关技术（ASC）将以往的最大流量范围扩展了多达30%。ASC技术将气体流速与高流量工况下产生的特定噪声相关联。这种情况下，传感器的工作方式类似于麦克风。得益于这项专利性ASC技术，我们能够更好地应对所有可能的火炬气事件。

软件与固件联动，带来众多新功能和优势：自监测系统提供有关设备状态的宝贵数据、显示趋势并突显相关变化。快速检出并记录应用故障，省去耗时的故障排查过程。系统按需进行自检并记录其当前状态。这样，用户便可轻松创建合规凭证，以证明其符合排放法规要求。所有操作均远程完成，无需向现场派遣技术人员。这大大降低了运营和安全风险。

i-diagnostics™等自监测系统支持用户从基于时间的维护转变为基于状态的维护，有效减少服务间隔次数，进而降低维护成本。

超声波火炬气流量计用于各种不同需求的应用场合，因此只有深入了解每种挑战才能提供合适的解决方案。例如，在炼油行业，美国环保署现行法规规定，燃烧区最低热值必须达到270 BTU/scf。此外，所有蒸汽辅助火炬的净热值稀释参数NHVdil不得小于22 BTU/ft²。所有这些都必须在保持高燃烧效率的前提下实现。为了满足这些要求并将加热温度维持在所需水平，超声波气体流量计也可用于控制蒸汽供给。

新型FLOWSIC100 Flare-XT火炬气流量计可选三种型号。所有型号均可搭建单声路或双声路测量系统。两种声路配置均支持管道贯通式安装和单喷嘴探头式安装。探头型号适用于紧凑单侧安装，可显著减少安装工作量。双声路型号即使在复杂流动工况下仍可实现高精度测量，同时提供冗余测量能力。设备插拔装置允许在设备运行期间轻松快速更换传感器。功能强大的接口单元提供大量接口，可轻松连接各类系统和网络。

接口单元负责处理输入信号，并计算分子量、质量流量和气体体积等参数以及标准化参考值。通过红外接口和FLOWgate™软件，用户可以通过笔记本电脑或平板电脑直观操作系统。集成以太网和RS-485接口，支持远程监测设备状态。

体积流量、质量流量或分子量等关键参数和测量数据得到可靠处理、评估和存储。就此而言，内部存储器能够以安全、结构化的方式长期存档数据。得益于抗干扰数字通信技术，接口单元与测量点的最远距离可达1000米，因此无需在现场配置成本高昂的耐压封装控制单元。

某些测量方法（例如热式质量流量测量）只有在洁净气体工况下才能正常工作。超声波测量技术通过信号自动增益补偿克服传感器上的结垢或污染问题，从而优化维护间隔、显著延长正常测量时间并降低运营成本。此外，超声波火炬气测量是唯一能够实现1:4000超大量程比的技术。允许流速测量范围为0.03 m/s...120 m/s，因此无需担心高流量或低流量工况。

针对上游应用需求（例如水力压裂法），Endress+Hauser还提供FLOWSIC100 Flare-XT变送器，其性能可靠，坚固耐用，无需二次校准。传感器可直接连接至现有流量计算仪。此产品配置无需接口单元，也无需压力或温度变送器。

在火炬气流量测量中，每个应用场景都各不相同：温度、压力、气体组分、流速等都可能存在巨大差异。为此，Endress+Hauser可为每个测量点提供个性化应用评估服务，量身定制优化解决方案。评估完成后，我们会向全球客户提供每个测量点的火炬气应用评估数据表。