蒸汽計(jì)量存在的問題及對策

王鐵柱

【摘 要】介紹了蒸汽流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀和蒸汽流量計(jì)量存在的問題，以及應(yīng)采取的對策。

【關(guān)鍵詞】蒸汽計(jì)量；問題；對策

0.概況

蒸汽是各生產(chǎn)企業(yè)的重要的二次能源之一，有的直接參與化學(xué)反應(yīng)，但多數(shù)是用其熱能。企業(yè)在談?wù)摴?jié)能降耗一般會先想到"蒸汽"。從眼前本單位利益出發(fā)，降低生產(chǎn)成本需要降低蒸汽損耗；從大處想，我國能源短缺，更需要降低各種能耗。談?wù)摴?jié)能降耗，應(yīng)首先想到是能源的"計(jì)量"，只有有了準(zhǔn)確計(jì)量，才有資格說節(jié)約了多少能源。在蒸汽計(jì)量方面，現(xiàn)狀如何？中石化一些大型企業(yè)做得怎樣？

對于各廠生產(chǎn)裝置內(nèi)及車間級的蒸汽側(cè)量及計(jì)量，也多是采用孔板差壓式流量計(jì)。除了上述流量計(jì)之外，也有用阿丑巴等流量計(jì)的?？偟臄?shù)量有數(shù)百臺，不再細(xì)說。

從計(jì)量管理角度，燕化公司根據(jù)"GBl7167-83"規(guī)定，明文對蒸汽測量系統(tǒng)提出如下要求：廠際蒸汽計(jì)量系統(tǒng)要有溫度和壓力補(bǔ)償環(huán)節(jié)；對其系統(tǒng)側(cè)量誤差要求：過熱蒸汽計(jì)量系統(tǒng)誤差不大于±2.5%；飽和蒸汽計(jì)量系統(tǒng)誤差不大于±4%。

1.蒸汽計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行情況

關(guān)于蒸汽流量計(jì)量，燕山石化公司各廠際之間，多次因計(jì)量不準(zhǔn)，供需雙方發(fā)生計(jì)量糾紛。近幾年隨技術(shù)進(jìn)步、計(jì)量器具產(chǎn)品質(zhì)量的提高和加強(qiáng)了蒸汽系統(tǒng)的管理，大多數(shù)的蒸汽計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行正常。能夠正常運(yùn)行的測量系統(tǒng)，一般都是領(lǐng)導(dǎo)重視，工程技術(shù)人員精心設(shè)計(jì)，認(rèn)真選型，成套性完善齊全，投入較大。如采用計(jì)算機(jī)管理、帶壓力溫度補(bǔ)償、變送器選用的精度較高、系統(tǒng)帶小信號切除、隨時(shí)跟蹤測試計(jì)算、自動打印日報(bào)、月報(bào)等功能。但是對一些中、小用戶，如采用分流旋翼式流量計(jì)的問題較多。系統(tǒng)測量精度不高，故障率高，甚至用不到一個(gè)采暖期就損壞等。

2.存在問題及應(yīng)采取的對策

由于蒸汽系統(tǒng)溫度較高，飽和蒸汽又易變?yōu)槠⒁簝上嗔?，相比之下測量難度大，甚至無法測量。因此對蒸汽測量系統(tǒng)的要求就高一些，有些計(jì)量器具滿足不了它的要求。

從處理燕化石化公司內(nèi)部計(jì)量糾紛情況看。從1993年4月至1995年4月兩年時(shí)間內(nèi)收到"申請仲裁書"12件，其中蒸汽計(jì)量糾紛有5件，占整個(gè)公司計(jì)量糾紛的41.7%，占的比重是很大的。如果統(tǒng)計(jì)到1998年4月，5年內(nèi)共收到25件計(jì)量糾紛，蒸汽計(jì)量糾紛仍為上述5件（這三年出現(xiàn)的蒸汽差量均在下邊協(xié)商解決了），所占比例為20%，說明近幾年蒸汽計(jì)量工作有所改善，但是此數(shù)也不小。產(chǎn)生計(jì)量糾紛的原因是什么呢？通過數(shù)次對現(xiàn)場調(diào)查分析，歸納有三條：一是計(jì)量器具方面的原因；二是管理方面的原因；再就是人為因素?，F(xiàn)就計(jì)量器具方面原因分析主要有以下幾個(gè)問題：

2.1蒸汽計(jì)量器具的性能有待提高，選型范圍有待擴(kuò)寬

根據(jù)我公司蒸汽計(jì)量采用孔板差壓式流量計(jì)較多，特別是七十年代建的老裝置中，可以說絕大多數(shù)為此類儀表。該類計(jì)量器具存有一定的弱點(diǎn)：它的量程比小，一般為3：1，若運(yùn)行在30%流量刻度以下時(shí)，其精度下降較大；運(yùn)行工況條件離開原設(shè)計(jì)條件，側(cè)量誤差會增大，再如孔板檢側(cè)系統(tǒng)中部件多，引壓管系統(tǒng)易堵、易漏、易凍、易汽化等特點(diǎn)，造成儀表一次安裝工程量大，費(fèi)用高；維修工作量亦大；孔板為節(jié)流型壓損大，長期運(yùn)行耗能大，費(fèi)用高；長期運(yùn)行中孔板幾何尺寸變化，銳角變鈍（銳角要求r=0.0004d，而有關(guān)專家試驗(yàn)后公布，運(yùn)行的頭二或三年中每年磨損半徑廠增加0.04mm，而五、六年之后才趨向穩(wěn)定。由于銳角變鈍，孔板流量系數(shù)會變?。。?；甚至有的孔板在開停車過程中，由于蒸汽管道中易存冷凝水，開停蒸汽管道過程中產(chǎn)生水垂，致使孔板變形，甚至變成喇叭口。所有這些都說明，孔板差壓式蒸汽流量計(jì)很難保證其原設(shè)計(jì)測量精度。雖然目前已出現(xiàn)孔板、變送器一體化產(chǎn)品，二次儀表也已微機(jī)化、智能化，使孔板量程比可提高到l0：1。但是孔板本身銳角會變鈍造成流出系數(shù)變化，使測量誤差增大尚不能克服改善。盡管已有鈍化的孔板產(chǎn)品出現(xiàn)，但其相應(yīng)的鈍化標(biāo)準(zhǔn)及其檢測器具配套尚待完善，再者它屬于非標(biāo)準(zhǔn)孔板，應(yīng)經(jīng)過逐臺檢定，才可用于計(jì)量。標(biāo)準(zhǔn)孔板運(yùn)行、磨損幾年后，應(yīng)檢定測出新的流出系數(shù)，才可保證其側(cè)量準(zhǔn)確度。但是目前無有這方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

隨著機(jī)加工技術(shù)的提高相進(jìn)步，采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴節(jié)流裝置的越來越多，如45萬噸乙烯改造中，在DN200mm以上管道的氣體和蒸汽測量出現(xiàn)六套標(biāo)準(zhǔn)噴嘴（30萬噸乙烯中一套也無有）。它最大的優(yōu)點(diǎn)是比標(biāo)準(zhǔn)孔板壓力損失小。缺點(diǎn)是加工制造難度大，檢驗(yàn)技術(shù)高難度大，也存在運(yùn)行多長時(shí)間后檢定的問題。

2.2蒸汽計(jì)量表的檢定

蒸汽計(jì)量表的檢定目前尚不完備，是制約蒸汽計(jì)量工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。以蒸汽為工作介質(zhì)的"蒸汽流量計(jì)量檢定裝置"在煙臺、廣州、蘭州等地都出現(xiàn)過，由于這種裝置浪費(fèi)能源、難以操作、檢定精度低、費(fèi)用高，無發(fā)展前途，堅(jiān)持下來的沒有。正因蒸汽流量計(jì)無處檢定，應(yīng)走周檢的渦街、阿丑巴、分流旋翼式等流量計(jì)，也難以實(shí)現(xiàn)。這里提到蒸汽計(jì)量檢定裝置有它的不足之處，將陸續(xù)退出歷史舞臺，代之興起的是用壓縮空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)的檢定，這是方向。但是它還有待研究完善。目前看，這方面的資料、數(shù)據(jù)還太少，更無有什么標(biāo)誰可依。無論是從理論上還是實(shí)踐數(shù)據(jù)上，還應(yīng)作大量的實(shí)踐工作，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。

就用壓縮空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)的檢定的問題，插一段燕山石化公司在這方面工作：筆者1982年參加化工部系統(tǒng)流量側(cè)量技術(shù)交流會，會上交流一篇"淺談?wù)羝髁坑?jì)的標(biāo)定"（后改為"介紹一種蒸汽流量計(jì)的標(biāo)定方法"，刊登在1983年的煉油化工自動化雜志上）。1989年燕化公司計(jì)控處自己設(shè)計(jì)一套蒸汽流量計(jì)量檢定裝置，是利用中壓過熱蒸汽（名義上壓力為1.5Mpa，溫度為250℃），經(jīng)過檢定裝置后/降為0.3-0.5Mpa的低壓蒸汽作為罐區(qū)裝置伴熱和采暖用。同時(shí)引進(jìn)工藝雜用風(fēng)（即壓縮空氣）。標(biāo)準(zhǔn)是音速噴嘴。擬對同一臺蒸汽流計(jì)，用不同介質(zhì)進(jìn)行檢定，找出空氣代蒸汽的規(guī)律，最終成為氣（汽）體流量計(jì)量檢定站。設(shè)計(jì)完后，首先請國家計(jì)量院等單位的專家審核，定案后于1990年開工興建，建成后試壓、吹掃，送汽試運(yùn)行完成后，即將試驗(yàn)、測試數(shù)據(jù)，以便請計(jì)量院專家做技術(shù)性能測試檢定和請市局授權(quán)。然而，因30萬噸乙烯改造為45萬噸用地，立即拆除搬遷。由于各種原因至今未能建成投用（現(xiàn)仍在積極活動爭取早日投用）。1994年筆者完成一篇 "淺議以壓縮空氣代替蒸汽對蒸汽流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定"的文章，95年在大慶全國流量專業(yè)技術(shù)交流會上交流，并被推薦到1996國際流量專業(yè)委員會召開的流量技術(shù)研討會上，文章被收錄到"96國際流量專業(yè)技術(shù)研討會論文集"內(nèi)。該文從流體力學(xué)角度出發(fā)，利用其相似原理，即兩種流體的流束幾何相似，雷諾準(zhǔn)數(shù)相同，流量系數(shù)相等的原理，并以等體積法或等密度法，推算出空氣和蒸汽二者量的關(guān)系，說明以壓縮空氣代替蒸汽檢定蒸汽流量計(jì)是有理論依據(jù)的。

3.結(jié)束語

為了搞好蒸汽的計(jì)量，建議國家有關(guān)部門投資搞好此項(xiàng)研究開發(fā)和建標(biāo)工作。具體作法是國家有關(guān)部門投資、立項(xiàng)，與有條件的企業(yè)結(jié)合（不能再搞浪費(fèi)型蒸汽標(biāo)準(zhǔn)裝置），選用數(shù)種類型、數(shù)種規(guī)格的蒸汽流量計(jì)，利用蒸汽和空氣兩種介質(zhì)進(jìn)行檢定對比。在掌握有一定數(shù)量（當(dāng)然越多越好）的實(shí)踐數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)、歸納出某種公式或某系數(shù)及其誤差范圍后，召開具有一定級別的鑒定會進(jìn)行鑒定，成熟的話就可推廣應(yīng)用直至建立節(jié)能型的以空氣代替蒸汽檢定蒸汽流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置。