温度压力检测（共7篇）
温度压力检测 篇1
压力表一般都会用于工业生产中, 起到检测的作用, 测量的对象就是压力。现阶段工业生产使用最多的压力表主要有三种类型, 一种是普通的压力表;一种是氨压压力表;还有一种就是氧气压力表, 这三种压力表都是使用最多的, 但是其在使用之前都要对压力表进行检测, 保证其能够正常使用。下面我们分析压力表检测误差。
1 压力表概述
压力表作为一种特殊的测量仪器, 有着精度高、准确性强烈的特征, 目前在众多领域都被广泛的应用。众所周知, 所有的仪器在运行之中都存在一定的误差, 如果误差较大的时候必然会产生检测结果失准, 给人们决断构成影响, 甚至造成重大的工作误差。压力表当然也不例外, 它的检测效果通常都会受到外界震荡、负荷以及温度的影响, 受到温度的影响最为突出, 但要想更好的了解因为温度变化造成的压力表检测误差, 就必须提前了解压力表的内涵以及原理, 只有这样才能更好的压力表检测误差产生的种类以及影响因素。
1.1 压力表内涵。压力表就是工作人员用来测量压力的装置, 在实际应用的时候, 可以根据具体的用途选择合适的压力表, 目前阶段出现最多的压力表有三种, 除上述的三种压力表之外, 还有数字压力表还有电接点压力表等。压力表在工业中使用的最多, 很多人将其成为工业的眼睛, 压力表对于工业的生产有一定的影响。因此在测量的时候一定要准确的使用压力表。
1.2 压力表工作原理。压力表在工作中是利用外界压力对表内的敏感元件所引起的弹性变形, 然后由表内机芯的转换结构将压力转变成为参数的形式传输至指针以及显示器, 利用指针的旋转程度以及显示器数字来表示压力。压力表内部的敏感元件主要指的是波登管、膜盒以及波纹管等。
2 温度变化对压力表检测结果的影响
在具体的工作中, 压力表中的波登管、膜盒以及波纹管等特殊元件在发生弹性变化的时候, 经常会受到外界压力、温度等因素的影响, 从而造成检测数据误差现象, 甚至是产生检测结果完全失准的现象。这个时候, 如果外界环境温度或者压力过高, 不仅会造成元件出现变形误差, 甚至是造成永久性变形, 致使压力表丧失应有功能。下面我们就具体的温度变化对敏感元件造成的影响进行分析。
2.1 温度变化通过敏感元件引起失准。在检测外界压力的时候, 都会使用压力表。因为当外界的压力在变化, 内部的元件因为感受到敏感从而出现了弹性变化, 而仪表中指针的位置就会因为这些压力的变化而改变。在实际测量中可以发现, 温度在升高, 而弹性变化量会降低。由于温度在逐渐的升高, 元件就会出现变形。而元件材料也会随之变化。如果外界的温度在下降, 内部元件材料的变量就会降低, 这样测量出来的压力值就会变小。可见, 温度在变化的时候, 弹性变量自然改变, 而且元件的敏感度以及精准度也会改变。
根据上文可知, 在使用压力表测量的时候, 外界的温度不能有太明显的变化, 可是固定外界的温度基本是不可能的事情, 也是无法实现。人们是不能控制外界温度的, 而检测环境压力还是需要考虑外界的压力变化的。在使用压力表的时候, 也会出现压力误差, 国家为了能够缩小误差, 在压力表使用中做出明确的规划, 限定了压力误差的范围。如果误差检测数值的三分之一还要小, 那么可以判断压力数值是精准的。但是在实际测量的时候, 实验室的温度不能保证不变, 而且很多时候测量的误差都会超出限定的范围, 这样测量的结果往往会失准。所以在测量的时候, 都会不断的计算测量数值, 从而保证测量结果的精准。
2.2 温度变化通过大气压引起失准。温度会影响气压, 温度在逐渐的升高, 空气中的分子接触的机会就多, 但是因为空气一直在膨胀, 这样使得空气变得稀薄, 而空气变得稀薄之后, 对撞能量就减弱。尽管温度在升高会增加对撞能量, 但是其数量小于空气稀薄后的对撞能量, 这样空气中的压力也会减少。
在表示压力的时候主要有两种表示方法, 一种是绝对压力, 这种压力是将绝对真空作为基准。另外一种就是相对压力, 其基准就是相对压力。现在很多的测压仪表使用能够的嗾使相对压力, 因此也将其成为表压力。绝对压力是大于相对压力的, 而且其压力数值是相对压力以及大气压力的总和。由这个关系我们可以看出, 压力与大气压力是有一定关系的。
大气压力并不是相同的, 处于不同区域的, 大气压力也是不相同。气体会有压强是因为气体中的分子在发生碰撞。而且环境越封闭, 温度在上升的时候, 分子的运动速度越快, 内部的气压就会越高。可是大气就不同, 大气不是封闭的环境, 尽管在温度升高的时候, 空气会膨胀, 但是分子会在空气膨胀的时候, 向其他地区流动。分子一旦被分散, 那么气体内的分子就会减少, 相对的气压就会降低。大气的总量是相对稳定的, 但是分子还是在不断的扩散中。
因为大气压有地域差异, 因此在检测压力的时候, 会有不同结果。其本质就是因为温度在变化, 使得空气中的气体分子在流动分散。我们在测量压力的时候, 要知道该位置的气压标准, 同时计算出气压的误差, 判断其误差会对检测有什么影响, 然后计算出一个误差值。再根据标准值相应的加上或者是减少误差值, 最终得出一个与实际压力值相近的数值。
3 温度变化与弹性模量之间的关系
温度变化与弹性模量之间遵循的关系式是:Et=E0 (1-E×Δt) 。 其中Et为温度在t时弹性元件的弹性模量, 单位是 (kg/mm2) ;E0 为在室温 (20 ℃) 下弹性元件的弹性模量, 单位是 (kg/mm2) ;E为弹性模量的温度系数;Δt为温度变化量, Δt是t与t0 的差值。由此可知, Et与温度成反比关系, 弹性元件在受相同压力的情况下, 其形变程度与温度成正比关系, 压力表上的指示指与温度成正比关系。为了保证压力表的精确度以及测量值的精确度, 必须要在相应的环境温度下使用。
结束语
众所周知相比于其他压力表, 弹簧管式压力表的结构比较简单, 且生产成本较低, 但是在实际生产过程中其作用却不可忽视。弹簧管式压力表因其结构简单成本低廉, 人们对其重视度不高, 但是作为工作人员在工作中应该将弹簧管式压力表应用到压力测量和测试两方面, 保证生产运行的安全可靠性。与之同时, 尽量提高弹簧式压力表的检测效率, 按照相关的测试程序, 满足客户提出的所有合理要求。
参考文献
[1]魏晓克.关于JJG52-1999修订的几点建议[J].中国计量, 2010 (2) .
[2]全国法制计量技术委员会.JJF1117-2010[S].北京:中国计量出版社, 2010.
[3]段江萍, 刘伟, 刘新.精密压力表误差分析[J].品牌与标准化, 2010 (6) .
温度压力检测 篇2
关键词：机械制造,压力机,飞轮,轴承,温度检测
1引言
大型压力机在装配完成后, 需要进行8小时连续研车测试,如果发生过载,造成飞轮轴轴承温升过高,人工监测不及时就会造成飞轮轴研伤、扭断和轴承抱死、损坏等问题。 一旦出现这种问题,则必须将主传动零件拆除,动辄几吨、十几吨的大型零件从十几米高度拆下,工作量大,安全隐患多,飞轮轴、轴承等重要零件其精度要重新进行检测, 若受到损坏甚至报废则需重新加工或购买,不仅造成巨大浪费,对整台压力机的精度也将产生很大影响。
当前普遍采用的避免飞轮轴和轴承损坏的办法是,在研车时派人在上横梁处监测飞轮轴轴承的温升,利用激光测温仪进行人工检测,若发现温升过高则通知操作者停车。 其缺点是人工检测准确率不高,检测频率低,反应慢,在进行8小时连续研车时,飞轮轴和轴承损坏现象仍时有发生。
压力机运转时, 最重要的是主传动的稳定,作为压力机制造企业最担心的就是飞轮轴研伤、抱死甚至扭断。为克服上述的技术不足,设计了一种压力机飞轮轴轴承温度检测装置,有效解决了这个问题。
2技术方案及实施方式
该装置的原理是在最接近飞轮轴的轴承座位置安装能够持续测量温度的传感器, 将实时数据传送给PLC,由程序控制检测及报警。涉及到的压力机零部件包括:上横梁、飞轮传动轴、飞轮支撑套、轴承, 需增加温度传感器、信号接收器等元件。
该装置能够实时监测飞轮轴轴承温度, 快速向PLC传送监测数据,飞轮轴轴承局部温升到57℃左右时,就停止离合制动器,关闭主电机电源,具有检测准确可靠、安装简单、结构合理、维修方便的优点。
下面对本装置作进一步说明。
如图1所示,本装置的安装结构为:在上横梁1的支撑板上加工安装孔, 在飞轮支撑套3的安装面上加工安装孔,如图2所示,分别安装温度传感器8。
1.上横梁 2.飞轮轴 3.飞轮支撑套 4.飞轮 5.湿式离合器 6.轴承 7. 轴承 8.温度传感器
本装置的工作原理是:当主电机启动后,飞轮4开始旋转,湿式离合器5进行结合动作,带动飞轮轴2转动。 同时,如图1所示,温度传感器8开始对轴承6、7进行实时温度检测, 当检测到任何一处温度大于57℃时,温度传感器8将信号发送给信号采集器,PLC控制湿式离合器5进行脱开动作,并关闭主电机电源,飞轮制动器起效,飞轮4停止。
大型压力机飞轮轴轴承温度检测装置已在公司为通用汽车旗下子公司哈尔滨轻型汽车厂提供的自动化生产线L4S1800- MB型及E4S800- MB型压力机设备中实际使用, 有效避免了因温升过高造成飞轮轴轴承和轴承损坏事故的发生, 完全达到预期设计效果,实现实时向PLC传送监测飞轮轴轴承温度数据,确保操作者的人身安全和设备安全,提高了整机自动化控制水平。
3总结
井筒温度和压力的测定 篇3
取得井筒压力、温度的途径有:
(1) 在井筒中布置一定数量的压力计和温度计;
(2) 仅实测井底或井口压力、温度, 采用理论分析方法预测整个井筒的压力、温度分布。
然而, 对于一些高压气井及高黏度稠油井, 有时很难进行下压力计、温度计的操作, 因此切实可行的方法是采用理论分析手段对井筒压力、温度分布进行预测。
本文的内容是应用基础理论研究的一部分, 通过井筒流体压力、温度分布规律的研究, 建立能够满足现场需要的准确的数学预测模型, 并将模型预测值与部分井的实测值进行对比分析, 以校正理论的正确性, 从而为不能下井底压力计、温度计的井提供测试工具及管柱工作力学分析所需的压力和温度分布。本文重在预测, 通过建立精确可靠的压力、温度预测模型, 使测试工艺参数更好地符合实际测试过程, 并将为测试工具仪表的选择及测试工艺的优化设计提供技术依据。准确预测井筒温度和压力的分布将提高深气井完井测试技术的安全性和可靠性, 提供稠油热采实施方案的有利依据, 有助于提高复杂条件下测试工艺的水平, 从而产生显著的经济效益和社会效益。
2 井筒气液两相流动的流动型态
(1) 泡状流。井筒内流体的压力稍低于饱和压力, 少量的气体从油中分离出来, 以小气泡的形式分散在油中。
(2) 弹状流。在流动过程中, 随着压力的降低, 小气泡逐渐膨胀, 互相合并成大气泡。最后大气泡成为顶部凸起的炮弹形气泡。
(3) 段塞流。井筒内流体的压力进一步降低至低于饱和压力, 气体继续分离出来, 并且进一步膨胀, 且炮弹形气泡形成气体柱塞, 井筒内出现一段液体, 一段气体的柱塞状流动。
(4) 环状流。随着气体的继续分离与膨胀, 气体的柱塞不断加长而突破液体柱塞, 形成中间为连续气流, 管壁附近为环状液流的流动型态。
(5) 雾流。当气体的量继续增加时, 气柱几乎完全占据了井筒的横断面, 液体呈滴状分散在气柱之中。
2.1 井筒中流体的能量平衡及温度分布
油层产出的油气混合物从井底上升时, 历经散热、脱气及气体膨胀、析蜡等过程。井筒上取dl长的微元 (如图3—1) 并取l的正方向向上, 进行能量平衡的分析。假设脱气及气体膨胀做功与油气的的举升相抵消, 又假设析蜡放出的热均匀分布于全井筒, 并作为内热源, 则可写出能量平衡方程式:
2.2 空心杆掺热流体抽油井井筒温度分布
近年来有些油田开始用空心抽油杆结合掺入热流体开采稠油和高凝油。热流体由空心抽油杆引入, 在某一深度流出, 与从油管通过采出的原油一同流向井口。在这种情况下, 油套环形空间的流体是静止的, 实际上起着保温层的作用, 因此使用空心抽油杆的热损失较小, 油管中和井口产出的原油温度高度, 很适合稠油油藏的开采。本节将介绍掺热水和注蒸汽等的井筒温度分布计算。
2.2.1 空心杆掺热水采油井井筒温度分布
空心杆掺热水采油井将热水从空心杆导入, 从油管排出, 整个过程的能量平衡计算可以将井筒分为三段, 第一段为加热段, 从井口至掺水深度止;第二段从掺水深度至泵口处;第三段从泵口至油层中部。第二、三段的产液温度分布可根据常规采油时的能量平衡方程式,
在加热段, 根据能量守恒原理, 可列出两个热平衡方程式:
2.2.2 空心杆掺蒸汽采油井井筒温度分布
空心杆掺蒸汽多用于较浅的油层, 掺入的是中低压水蒸气。由于蒸汽在空心抽油杆中凝结, 它可以使套管保持在可以承受的温度范围内, 而又能较多的提高产出原油的温度, 并保持原油中掺入最少的水量。空心抽油杆掺入蒸汽开采稠油的工艺中, 空心抽油杆的上部是蒸汽凝结放热, 至蒸汽全部凝结, 蒸汽的干度X=0。以下就变为热水的冷却放热, 其计算方式与掺热水循环一样, 只是kl2值小一些。井筒上部的蒸汽冷凝段按下面的能量平衡方程组计算:
3 结论
采用例题所给的参数, 结合井筒温度、压力分布的理论分析, 通过对空心杆抽油机井电加热与不加热井筒温度、压力分布的计算, 得出以下结论:
(1) 井筒压力和井筒温度分布并不是呈线性分布, 井筒温度分布从井底至井口呈部分曲折下降趋势, 而井筒压力分布呈整体平缓下降趋势。
(2) 井筒压力和井筒温度之间不是两个独立的物理量, 而是相互紧密联系的两个物理量。
(3) 井筒压力、温度计算的关键是求出气液两相的各相物性参数, 而这些参数同时又是压力和温度的函数, 因此整个计算过程需要运用多次迭代法。
(4) 对井筒采取加热措施可以使井筒温度下降幅度减小, 使井口温度较不加热时要高很多, 同使还能减小井筒内的流动阻力, 从而使压降幅度减小, 使井口压力值维持高位。
路基静态土压力与温度的关系研究 篇4
1 监测传感器及其工作原理
1.1 土压力盒
YT-ZX-0301型号的土压力盒是一种测量土压力的振弦式传感器,主要测量软土和回填土中埋设点的土体压力变化,也可测量土体对挡土墙、抗滑桩等表面的接触压力,主要应用于路基、基坑、挡土墙、大坝、隧道矿井等领域。该压力盒的量程为6 MPa,直径12cm,厚度8cm,分辨率0.000 1~0.001 MPa,使用环境温度为-20℃~+80℃,根据张力弦原理制造。使用频率作为输出信号,抗干扰能力强,远距离输送数据产生的误差小;内置温度传感器,对外界温度影响产生的变化进行温度修正;每个传感器内部都有计算芯片,自动对测量数据进行换算,直接输出物理量,减少人工换算失误和误差。全部元器件都进行严格的高低温应力消除测试,增强弦的稳定性和可靠性。另有三防处理,保证在恶劣环境中具有较高的适应性。
1.2 土壤温湿度计
YT-DY-0102型土壤温湿度计通过测量土壤的介电常数,能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量。标定方法采用比较法,测量与土壤本身机理无关的土壤水分体积百分比,土壤温湿度计是将土壤含水量测量与温度测量结合为一体的仪器,可人工读数也可直接挂接系统进行数据自动采集。该土壤温湿度计的量程为0~100%,分辨率为0.01%,其安装采用路基、边坡、待测土壤成型后再钻孔埋入的预埋方式,主要应用于滑坡、路基、农业、基坑、库区、实验室等领域。
2 监测方案设计
分别在长春-双辽高速公路的K37km处与K42km处的行车道划定位置,挖掘1.0 m宽、4.0m深的探井,在路堤坡脚挖掘1.5 m深的小基坑,探井与基坑之间开挖出布线槽。为保证各个土压力盒之间不相互影响,根据理论要求,土压力盒之间的间距需大于6倍土压力盒直径。在K37km处,路堤表面以下1.1m、1.6m、2.4m和3.0m深的位置,分别埋设YT-ZX-0301型双膜土压力盒与YT-DY-0102型土壤温湿度计(见图1)。在K42km处,路堤表面以下0.3m、0.9m、1.7m和2.3m深的位置,分别埋设振弦式YT-ZX-0301型双膜土压力盒与YT-DY-0102型土壤温湿度计(见图2)。
3 监测数据处理与分析
长春-双辽高速公路K37km处路基静态土压力与温度监测结果如表1、图3所示。由图1与表1可知,TY-1号土压力盒的埋置深度为1.1m,当温度由23.1℃降至21.5℃,土压力增长6.47kPa,相对增长率为51.76%;当温度由21.5℃降至16.1℃,土压力减小7.15 kPa,相对减小率为37.69%。TY-2号土压力盒埋置深度为1.6m,当温度由20.9℃降至20.1℃,土压力增长3.64kPa,相对增长率为22.97%;当温度由20.1℃降至16.8℃,土压力减小2.26 kPa,相对减小率为11.60%。TY-3号土压力盒埋置深度为2.4 m,当温度由18.4℃降至17.9℃,土压力增长1.36kPa,相对增长率为15.95%;当温度由17.9℃降至17.6℃,土压力减小1.11 kPa,相对减小率为6.09%。当温度由17.6℃降至16.5℃,土压力值出现不同程度的上下波动。TY-4号土压力盒埋设深度为3.0m,当温度由15.7℃降至15.5℃,土压力增长2.51kPa,相对增长率为23.77%;当温度由15.5℃降至15℃,土压力减小2.50kPa,相对减小率为13.17%。
注:数据采集时间(均为下午13:00采集)
从表1与图3可以看出,距离路基顶面较近埋设位置的土压力变化比埋设位置较深的土压力变化明显,埋设位置越靠上,变化幅度越大。换填山皮石附近温度与土压力波动较大,原地基土附近波动较小。图3(c)与图3(d)深度较深,压力值随温度变化无明显规律,图3(d)中温度回升,图形向原点方向折回,出现三角重合部分。
长春-双辽高速公路K42km处路基静态土压力与温度监测结果,如表2和图4所示。由图2和表2可知,TY-5号土压力盒埋置深度为0.3m,当温度由23.6℃降至14.8℃,土压力值均为-143.9kPa。TY-6号土压力盒埋置深度为0.9m,当温度由23.1℃降至20.5℃,土压力增长1.86kPa,相对增长率25.91%;当温度由20.5℃降至16.5℃,土压力减小1.15kPa,相对减小率为12.72%。TY-7号土压力盒的埋置深度为1.7 m,当温度由21.7℃降至20.5℃时,土压力增长1.09kPa,相对增长率为4.40%;当温度由20.5℃降至17.7℃,土压力减小至5.24kPa,相对减小率为20.28%。TY-8号土压力盒的埋设深度为2.3m,当温度由18.9℃降至17.8℃时,土压力增长为0.93kPa,相对增长率为6.99%;当温度由17.8℃降至16.8℃,土压力减小0.54kPa,相对减小率为3.79%。
由表2与图4可知,图4(a)土压力盒接收器损坏,未能获取正常监测数据。从图4(b)~图4(d)可以看出,石灰处治土路基不同深度的静态土压力随温度降低呈现出先增大后减小趋势。埋设深度越深,静态土压力随温度的变化幅度值越小。
注:数据采集时间(均为下午13:00采集)
4 结论
本研究分别对长春-双辽高速公路的换填山皮石与石灰处治土路基断面的静态土压力与温度监测结果进行分析,得出如下结论:
1)YT-ZX-0301型双膜土压力盒与YT-DY-0102型土壤温湿度计可以很好地获取不同时段的静态土压力与温度监测值;
2)换填山皮石路基静态土压力随着温度的降低,先升高后降低,位于深部土层时,规律性不明显;
3)石灰处治土路基断面静态土压力随温度的降低,先升高后降低,埋深越深,变化幅度值越小;
4)通过对换填山皮石与石灰处治土路基断面的监测结果对比分析,得出前者的静态土压力受温度影响比后者大的结论。
摘要：对长春-双辽高速公路K37km处换填山皮石断面与K42km处石灰土处置断面的土压力与温度监测结果进行分析,利用OriginPro8.0软件分析路基不同埋置深度处静态土压力随温度的变化规律。研究结果表明:随着温度的降低,路基静态土压力呈现先增后减的趋势,在K37km处静态土压力随温度的平均变化率为1.64;而K42km处静态土压力随温度的平均变化率为0.60。对比两处断面的监测结果可知,在静态土压力方面,换填山皮石断面比石灰处置土断面对温度的敏感性更高。
关键词：道路工程,路基,静态土压力,温度
参考文献
[1]石峰,刘建坤,房建宏,等.季节性冻土地区公路路基动应力测试[J].中国公路学报,2013,26(5):15-20.
[2]张玉富,于天来.季冻区路基土冻胀主要影响因素对冻深的影响规律[J].森林工程,2014,30(3):131-135.
[3]戴惠民,乐鹏飞,王兴隆,等.季冻区公路路基冻胀土冻胀性的研究[J].中国公路学报,1994,7(2):2-8.
[4]李宁,徐彬,陈熊飞.冻土路基温度场、温度场和应力场的耦合分析.[J].中国公路学报,2006,19(3):1-7.
[5]交通部公路科学研究院.公路土工试验规程:JTG E40-2007[S].北京:人民交通出版社,2007.
[6]曾辉,余尚江.岩土压力传感器匹配误差的计算[J].岩土力学,2001,22(3):99-105.
温度压力检测 篇5
本文中为研究便利, 以碎煤加压气化过程中产生的煤气水为例子进行分析。之所以选择碎煤加压气化技术, 是综合产业特点考虑的, 碎煤加压气化技术也是利用鲁奇炉进行的, 结合生产过沉重对煤气水进行分离的作业, 就可以直接展开;从整体来看, 煤气水分离工艺是对碎煤加压气化的废水处理过程, 而在废水中通常蕴含着多种有机物和无机物杂质, 形成诺度较高的工业废水。
虽然不同的煤质会造成不同杂质含量的煤气水, 但大部分情况下都具有“三高” (高浓度、高密度、高温度) 的特点, 这样的废水是不能够通过常规化处理直接排放的, 否则既污染环境, 其中蕴含的多种可回收资源也造成了浪费 (氨、酚、油等) ;因此, 可以把煤气水分离看作是一种处理和回收同时进行的工艺。通过煤气水分离, 一方面回收了废水中有价值的东西, 另一方面也能够达到环境保护的废水排放要求。
1 煤气水相关介绍
煤气水在煤炭化工中是一个过程名词, 因此, 它的来源也相当的广泛。
首先, 气化装置是煤气水的主要来源, 在鲁奇工艺当中, 一部分废水有汽化炉排出, 废水的形成是粗煤气在洗涤过程中被冷却造成的 (冷却器或废热锅炉) 。一般来说, 汽化炉中产生的煤气水总量占据整个工艺流程的50%左右, 同时还伴有大量的粉尘、溶解氧、二氧化碳以及焦油和酚类。所以在煤气水的处理工艺中, 汽化炉是最主要的部分。
其次, 从一氧化碳变换装置中出现的煤气水。一氧化碳变换装置是从粗煤气流经洗涤器过程中的第一次交换, 这粗煤气经过洗涤器, 然后流汽水分离器 (装置) , 这一阶段产生的煤气水大盖占总工艺流程的30%, 主要的成分是油、粉尘、氨和脂肪酸。
再次, 还有一部分煤气水在高压作用下, 经过汽水分离器之后, 最终进入了冷却器冷却凝结, 这一部分占据了整个工艺流程的10%, 成分也不太复杂。
以上三个部分是整个煤气水在碎煤加压气化过程中产生的最多的部分, 在其他流程中同样会产生煤气水, 并且成分含量差异明显。前期主要是循环水、粉尘、氨、酚类等, 中期主要以二氧化碳、脂肪酸、游离氨、焦油等为主, 后期主要是硫化氢、氯、脂肪酸等。
2 煤气水分离工艺原理概述
2.1 煤气水一般分离步骤
碎煤加压气化技术中所产生的煤气水处理工艺原理, 主要有一下的步骤。
第一, 煤气水收集之后先通过洗涤、冷却等工艺过程, 然后进行焦油和轻油的分离。这两个步骤是可以不断重复进行的, 所以化工企业会对鲁奇炉等设备进行设定, 可以出去大部分的固体杂质以及粉尘。
第二, 将焦油和轻油分离过之后的煤气水 (多余废水) 进行高温和高压分离处理, 主要的目的是对酚和氨进行回收, 随后进行生化处理。
第三, 经过前两部分对有机类物质的回收之后, 在进入生化处理之后就意味着进入了环境保护处理过程, 最后通常使用的手段是活性炭吸附、沉淀、化学制剂中和等。
第四, 经过观察、化验、审定之后, 废水进行排放。
2.2 煤气水分离工艺原理
煤气水的分离是一个非常复杂的过程, 需要经过多次的预处理, 当然工艺的设定也和回收产品的目的有关。以化肥厂为例, 主要将煤气水中的二氧化碳、一氧化碳、氨气、氢气、焦油、液体油类等分离出来, 并加以净化使用。
预处理方法通常有冷却、沉淀、高压、高温等, 其中温度和压力是对煤气水分离工艺效益影响最为明显的因素;温度的影响主要针对于工艺中的有机物, 如油、酚类和脂肪酸, 而压力影响主要是在物理变化过程中的变化, 例如对于沉淀的速度、溶解性和饱和度等等。
例如, 从汽化炉中出来的煤气水在一氧化碳变换装置中, 经过高压与煤气水混合, 可以加速混合状态的分离效果, 而温度从200摄氏度下降到150摄氏度, 再与变换装置和煤气冷却装置中的煤气水结合, 可以实现液态水和焦油的分离。
简单地说, 煤气水分离工艺有三个主要部分, 分别是闪蒸、沉淀和隔油。
其中, 闪蒸是利用减少压力、实现膨胀来降低煤气水液体平衡的气相分压, 随着温度的快速上升, 溶解在液体中的气体就会变化成气象状态, 这一过程是实现了气体和液体的分离;同样, 沉淀的方法是实现液体和固体的分离, 这一环节中回收的物质是焦油, 主要利用了固体和液体的密度差;隔油是将煤气水中的焦油等比水轻的物质过滤, 收集, 实现回收的目的。
2.3 煤气水分离中温度、压力的影响
温度和压力是煤气水分离中主要涉及到的两个影响因素, 而这两个因素影响的作用体现在煤气水分离的装置中。主流使用的煤气水分离设备主要有四种分别是:油分离器、初焦油分离器、最终油分离器等。
第一, 油分离器中, 理论压力为-0.5千帕到4千帕, 温度为120摄氏度, 实践中最佳的分离压力为0.5千帕到2千帕, 温度为69摄氏度。
第二, 在初焦油分离器中, 理论压力为-0.5千帕到4千帕, 温度为120摄氏度, 实践中最佳的分离压力为0.5千帕到2千帕, 温度为70摄氏度。
第三, 最终油分离器中, 理论压力为-0.5千帕到4千帕, 温度为120摄氏度, 实践中最佳的分离压力为0.5千帕到2千帕, 温度为67摄氏度。
第四, 双介质过滤器中, 理论压力为790千帕, 温度为100摄氏度, 实践中最佳的分离压力为400千帕, 温度为37摄氏度。
以上的四种设备是碎煤加压气化中煤气水分离的主要设备。截至目前而言, 随着鲁奇工艺的发展, 国内在煤气水分离过程中逐渐出现了一些新型的设备, 例如膨胀器、焦油分离器、煤气水冷却器、均化器等等, 在实际的应用中要根据分离工艺的方向来设定参数。
3 煤气水分离工艺的总结
煤气水分离是伴随着煤炭化工工业发展而出现的, 随着资源利用和环境保护的重要性提升, 在未来的发展中也会占据越来越重要的位置, 从工艺、技术角度来说, 还需要进一步的发展。
首先, 煤气水分离工艺中, 一个重要的指标是水煤气在压力作用下鹏展个, 形成溶解性气体的溶解度, 主要针对于气体发生作用;如果要对气体的控制实现最佳状态, 就必须要实现压力和温度的完美配合。
其次, 对于汽化炉装置的温度控制, 要防止气体从气化状态转变的速度, 防止过度乳化, 形成不易回收的交由凝结。
再次, 提取过焦油的煤气水中可以继续填料回收轻质油, 这一过程在很多工艺环节中容易忘记。油聚集成为凝结状态之后, 灰尘等杂质的粘附能力同时下降, 这个时候通过短时加压可以取得很好的分离效果。
综上所述, 煤气水处理对整个煤炭化工工业的发展具有举足轻重的作用, 是对资源重新利用和环境保护的重要工业。
摘要：煤气水是指在煤加压气化过程初期形成的“粗煤气”与大量水蒸气混合形成的状态, 这一混合物是有固态、液态和气态三种组成, 包含大量的焦油、酚、萘、无机盐以及溶解性其他等杂质, 这是煤炭化工企业加工过程中出现的工业废水, 不同的化工产品需求, 可以通过不同的分离技术提炼;煤气煤气水分离技术是利用鲁奇设备工艺进行的粗煤气分离技术, 在以煤炭工业为基础的化工企业中得到了广泛的应用, 本文针对当前这一技术的应用情况, 阐述温度、压力这两个主要指标对煤气水分离工艺的影响。
关键词：煤气水分离,鲁奇工艺,分离技术,温度,压力
参考文献
[1]陈文征.波纹板油水分离技术研究[D].中国石油大学, 2008.
[2]秦福涛.超疏水分离膜的制备与油水分离应用研究[D].大连理工大学, 2009.
[3]喻志强, 刘福来, 辛安见, 于洋, 马金平, 李金禄, 鲍洋洋.气水分离效果对冷干机露点的影响[J].石油和化工设备, 2012, 11:8-10.
[4]张盛武.煤气水分离新工艺[J].化工环保, 1991, 04:214-217.
温度压力检测 篇6
瓦斯扩散规律是煤层瓦斯含量测定、煤与瓦斯突出预测预报、采落煤瓦斯涌出和煤层气开发等方面的关键问题之一[1],研究不同主控因素下的瓦斯扩散规律具有重要意义。扩散系数是研究煤层瓦斯扩散规律的重要参数,其反映了瓦斯在煤的微小孔隙中运移快慢的能力。参考文献[2-3]采用瓦斯吸附解吸法测定扩散系数,然而该方法局限于对颗粒煤的瓦斯扩散规律进行研究,属于开放性实验,仅研究不同含水率、温度条件下的瓦斯扩散规律,无法对实验煤样施加围压且气体压力为恒定大气压而不能任意设定。本文采用规则块煤结合气相色谱分析法测定瓦斯在煤体中的扩散系数,研究不同压力、温度下瓦斯扩散规律。
1 实验装置
压力、温度条件下扩散系数测定实验装置主要由围压控制单元、温度控制单元、气体压力控制单元和瓦斯扩散测定单元组成,其结构如图1所示。该装置的工作原理:将制备的块煤装入煤样罐岩心夹持器中,将CH4引入气室1,将N2引入气室2,调节2个气室压力使之平衡,然后利用气相色谱测定2个气室CH4和N2的浓度作为初始浓度,经过一定扩散时间后再次利用气相色谱测定2个气室CH4 和N2浓度,得到气体组分浓度与扩散时间的关系。
(1)围压控制单元主要由围压泵、岩心夹持器、中间容器及压力表等组成。围压泵采用液压原理设计而成。岩心夹持器内分为岩心室与环压室,由密封套隔绝。被测煤样将岩心室分隔成2个扩散气室,用于充装不同气体以满足扩散系数测定需求。岩心夹持器设计最大压力为70MPa,最小分辨率为0.1 MPa,岩心室密封岩心所用的密封套采用硅橡胶压制,最高耐温为270℃。
(2)温度控制单元采用外加热套方式控制岩心夹持器温度,温度控制精度可达0.3℃,设计最高温度为160℃。该方式克服了采用干燥恒温箱外加热方式升温慢及无法实现内部岩心温度检测的弊端, 同时避免了采用内加热方式的岩心夹持器体积大、样品装卸不方便的缺点。
(3)气体压力控制单元主要包括气体增压泵、阀门开关、压力表与压差计等部件。气体增压泵在测试气源压力较低的情况下提供气源压力。非稳态扩散系数的测定要求不同扩散气室气体具有相同的 初始压力,通过调节阀门开关使流向扩散气室的气体产生稳定流速,最终稳定在所需测试压力上。该测试压力控制精度为0.1kPa。
(4)瓦斯扩散测定单元主要由不同气体的扩散气室、气体自动进样器、气相色谱等装置组成。在不同扩散气室的气体压力平衡后采集气样,利用气相色谱分析气体浓度,根据气体组分浓度与扩散时间的关系计算扩散系数。
另外,对测试气路管线、扩散气室抽真空,提高扩散气体的浓度,防止空气的干扰。
2 煤样制备及扩散系数计算
2.1 煤样制备
以鹤壁矿区煤样为实验对象,考察不同气体压力、温度条件下块煤瓦斯扩散规律。采用统一直径为2.5cm、厚度为1.2cm的圆盘煤样,通过烘干和抽真空,排除其内孔隙水和残留气体,以免影响实验精度。
2.2 扩散系数计算
若煤样两端气室的CH4浓度差为C,小孔平均长度为h,则浓度梯度为C/h。采用煤样两端扩散气室中游离CH4浓度为扩散浓度[4],则由菲克定律可得扩散系数为
式中:A为孔片的面积;n为CH4扩散量;t为扩散时间。
假定煤样厚度为L,面积为S,则求得的扩散系数为有效扩散系数,将式(1)经过积分整理得
式中:C10,C20分别为第1次测定时气室1和气室2的CH4浓度;C1t,C2t分别为t时刻测定时气室1和气室2的CH4浓度;分别为气室1和气室2的体积。
3 不同压力、温度下的瓦斯扩散规律
3.1 实验数据
分2组进行实验,所用气体 纯度≥99.995%。第1组温度和围压分别设定为25℃,20 MPa,在不同气体压力(6.5,8.5,10.5,12.5 MPa)条件下进行扩散系数测定;第2组气体压力和围压分别设定为5,15 MPa,在不同温度(20,30,40,50℃)条件下进行扩散系数测定。不同实验条件下CH4扩散系数测定结果见表1。
3.2 实验结果
3.2.1 压力对块煤瓦斯扩散规律的影响
保持温度为25℃、围压为20 MPa不变的条件下,气体压力与扩散系数关系如图2所示。随着压力由6.5 MPa升至12.5 MPa,扩散系数由2.11×10-8cm2/s减少至1.14×10-8cm2/s,即随着气体压力的增大,瓦斯扩散系数减小。压力对瓦斯扩散的影响主要体现在其对扩散介质和扩散物质的影响:1压力对扩散介质的影响。随着气体压力的增加,煤对CH4的吸附性增强,煤基质吸附气体时发生内向膨胀变形,从而孔隙减小,扩散阻力增大,扩散系数降低,与实验结果相对应。2压力对扩散物质的影响。气体分子在多孔介质中的扩散与分子的平均自由程有关。由热力学可知[5,6],当温度不变、气体压力增加时,分子的平均自由程减小,而减小CH4分子的平均自由程可增加CH4气体的扩散能力[6],则扩散系数增大,与实验现象矛盾。但最终气体压力与扩散系数的关系受主控因素制约。实验结果表明,压力对扩散系数影响的主控因素为煤基质的收缩、膨胀变形。
3.2.2 温度对块煤瓦斯扩散规律的影响
保持气体压力为5 MPa、围压为15 MPa不变的条件下,温度与扩散系数关系如图3所示。随着温度由20℃逐渐增大至50℃,扩散系数相应地由1.21×10-8cm2/s增至2.23×10-8cm2/s,即随着温度的增加,扩散系数增大。扩散的实质是分子在浓度梯度下的运动,分子运动论阐明了气体的温度为分子平均动能大小的标志[7],随着温度升高,分子运动速度增大,扩散速度增加,扩散系数变大。
图2 恒定温度、围压下气体压力与扩散系数关系
图3 恒定气体压力、围压下温度与扩散系数关系
4 结论
(1)随着气体压力的增大,煤基质吸附气体增加,煤基质发生内向膨胀变形,扩散介质通道变狭窄,使扩散阻力增大,扩散系数呈下降趋势。
(2)随着温度的升高,扩散物质本身获得能量, 扩散动力增强,扩散系数变大。
摘要：针对瓦斯吸附解吸法测定瓦斯扩散系数时局限于颗粒煤、无法施加围压且气体压力不能任意设定等问题,采用规则块煤结合气相色谱分析法测定瓦斯在块煤中的扩散系数,分析了不同气体压力、温度下块煤瓦斯扩散规律。实验结果表明,随着气体压力的增大,煤基质吸附气体增加且发生膨胀变形,从而孔隙减小,扩散阻力增大,扩散系数减小;随着温度的升高,气体分子运动速度增大,扩散动力增强,扩散系数变大。
温度压力检测 篇7
1 温度对于压力表影响数据理论
压力表的检定是一项非常严谨的工作, 必须得到必须引起监督检测部门和检定人员的足够的重视。在压力表的检定工作中, 相关检定检测人员必须要做到检定检测数值的客观、准确。但是, 在实际开展的对弹簧管式压力表的具体检定中, 依然还是会出现由于温度原因而引起对弹簧管式压力表检定造成误判的情况。在关于《弹簧管式精密压力表和真空表检定规程》中的第5.2.3.1规定指出, 在对于0.06、0.1、0.16、0.25的精密级别的真空表和压力表, 其规定的检定环境温度为20摄氏度上下浮动2摄氏度的范围, 也就是介于22摄氏度和18摄氏度之间。而针对于精密弹簧管式压力表使用时其实际温度偏离检定标准温度时, 其表示值的误差应该满足以下公式的标准:△=± (δ+k×△t) 。在△=± (δ+k×△t) 的表示式中:△表示精密压力表在实际使用环境下温度对于标准温度的示值误差;δ表示为允许的误差其百分比的绝对值。所以, △t= (t2-t1) 。其中t2是环境温度;t1则在t2高于22摄氏度时取值为22摄氏度, 在t2低于18摄氏度时取值为18摄氏度。K指的是温度系数。
但是在《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》中第5.5.3.1中, 其检定的环境温度的标准却是介于25摄氏度与15摄氏度之间。而且, 还要根据选用的精密压力表作为比对。如果是在允许的极限环境温度25摄氏度与15摄氏度之间时, 其弹簧管式压力表的检定环境温度已经早就与《弹簧管式精密压力表和真空表检定规程》中的第5.2.3.1规定的精密压力表的检定标准环境温度 (18摄氏度-22摄氏度) 偏离了。如果出现这种情况, 其精密压力表肯定会因为环境温度的超标而出现示值误差, 特别在其极限环境温度的情况下, 其示值误差可能会达到最大化。针对于上述的情况, 在相关规程中, 并没有提出是否会因为这种情况下的极限环境温度的偏离而导致的标准精密压力出现的示值误差而进行一些对被检定的弹簧管式压力表的矫正。在实际的操作中却已经发现出现上述情况时, 如果对标准精密压力表导致的示值误差不做修正的话, 很有可能会对弹簧管式压力表的检定中出现误判。
2 在实际操作中出现的实例分析
在依据《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》中的5.5.3.1的规程下, 将环境温度控制在25摄氏度之下, 对任意一块测量范围为 (0~0.3) Mpa、准确度等级为1.6级的弹簧管式压力表进行检定, 其被检定弹簧管式压力表的允许误差为δ0=1.6%×0.3=0.048Mpa。在25摄氏度的环境温度情况下, 如果不考虑对标准精密压力表进行示值修正, 则弹簧管式压力表的表示值的最大误差的确约为0.0045Mpa, 其值确实比允许误差δ0=0.048Mpa要小。所以, 在这个情况下, 弹簧管式压力表示值的最大误差小于超过允许的误差, 我们可以证明弹簧管式压力表示值为合格的。但是换个角度, 在环境温度为25摄氏度的情况下, 由△=± (δ+k×△t) 来计算, 则△=0.37%。我们根据e=k×△t为增量误差, 我们将增量误差e标准=0.04%× (25-22) =0.12%, 修正其标准精密压力表的示值。可以得出精密压力表的示值修正值为0.00036Mpa。则δ的修正最大值为0.0045+0.00036=0.00486Mpa。可以发现, 这个修正值比允许误差δ0的值要大。这个可以判断其弹簧式压力表表示值是不合格的。这个与上述的判断相比, 可以发现, 其出现了误判。
3 温度对于压力表影响的修正方法
根据笔者对上述举出的具体实际例子的分析, 针对由于温度对弹簧管式压力表检定的影响造成的误判的解决方案, 可以通过几个步骤对标准精密压力表来对误差进行修正。第一步是依然根据被检定弹簧管式压力表的允许误差计算公式δ0=c×L, c表示为压力表的准确度等级, L则是其压力表的量程。在实验中先将标准精密压力表的标准示值分点设定, 分为n=1, 2.....n。示值标示为P。而在被检定的压力表的示值标示进行分点表示为Pa, n=1, 2, 3.....n。然后, 通过△Pa=│PaP│计算出弹簧管式压力表的表示值误差, 在其中最大示值误差为δmax。根据公式e标准=K×△t, 计算出在极限环境温度下其标准精密压力表的示值增量误差。进而计算δ标准=e标准×L, 得出其标准精密压力表标准示值的修正值。可以得出压力表的综合示值的最大误差为δ修正max=δmax+δ修正。最后通过判断δ修正max是否大于或等于δ0, 来判定其是否合格。
4 结论
温度对于弹簧管式压力表的影响主要出在两个规程对检定环境温度要求的不一致上, 所以在出现需要在极限的环境温度情况下检定时, 就要考虑是否会出现温度会使标准精密压力表出现示值误差。在出现示值误差的情况下, 必须要进行相关的示值修正后, 才能正确的检定然后得出其示值, 从而避免弹簧管式的压力表出现检定误判的情况。
参考文献
[1]黄素碧.温度变化对弹簧式一般压力表的影响[J].计量与测试技术, 2011 (8) .