淺談石油、化工企業(yè)蒸汽計量儀表的選用

黃莉莉

（中國石油遼寧銷售高速公路分公司,沈陽 110000）

能源是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，而在石油、化工行業(yè)對于能耗的準確計量關(guān)系到生產(chǎn)的成本，其中蒸汽消耗在企業(yè)能耗的權(quán)重相對較大，這樣如何在蒸汽計量工作中，選用適宜的計量儀表一直是能源計量人員面臨的重要課題。

1 現(xiàn)有蒸汽計量狀況分析

從目前石油、化工企業(yè)蒸汽計量運行現(xiàn)狀來看，孔板流量計因適應(yīng)性較強被大量使用，其中直徑在DN200mm以上的場合尤為如此。

孔板流量計的利弊如下：

1.1 優(yōu)點

①標準節(jié)流件得到了國際標準組織的認可，全世界通用。在流量計中是唯一的，無需實流校準。②結(jié)構(gòu)簡單、牢固、易于復(fù)制，性能穩(wěn)定可靠。③ 適應(yīng)范圍廣，包括全部單相流體和部分混相流。④檢測件、差壓顯示儀表等關(guān)鍵部件可由不同制造商生產(chǎn)，便于專業(yè)化、規(guī)模生產(chǎn)。

1.2 缺點

（1）計量的精確度屬于中等水平，由于影響因素較多，精確度難于提高。（2）適應(yīng)范圍度窄，一般范圍度僅3∶1 ～ 4∶1。（3）孔板流量計安裝在管路直管段的長度要求高并且規(guī)范，受管道上安裝的彎頭、閥門、擴徑、縮徑、分管及會管等因素影響，這樣在實際安裝位置因直管段長度不符合標準要求或因孔板安裝不規(guī)范而造成的附加測量誤差，總是存在的。（4）由于采用孔板限流就會產(chǎn)生壓力損失，為維持一臺孔板流量計正常運行需要附加額外的動力來克服孔板的壓力損失。該附加耗能耗可直接通過壓力損失及流量計算確定，孔板節(jié)流產(chǎn)生的附加運行費用是極高的，一年約多耗能折合電能可達數(shù)萬度，經(jīng)濟損失可達萬元。而采用彎管流量計該運行費用為零。（5）由于采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題，增加了維護工作量。（6）孔板流量計是通過內(nèi)孔銳角線來保證精度的。因此對腐蝕、結(jié)垢、磨損、臟污等因素都敏感，需每年拆下檢查一次。（7）現(xiàn)在已經(jīng)有可在線更換式孔板，在一定程度上可以通過更換的方式控制來減小因“掛污”、“磨損”等造成的測量偏差，但不能徹底消除這種測量偏差（總不能頻繁地進行更換或清洗），而孔板的其它弊病也是依然存在。而且可更換孔板的安裝附加誤差也很難把握，密封問題，特別是高差壓下的內(nèi)漏問題，更是不能令使用者放心。

1.3 結(jié)論

通過綜上分析，使用孔板流量計（含在線活動孔板）的實際測量偏差值要比孔板通過標定（無論是干標，還是濕標）得到的誤差值偏大。多數(shù)情況下是賣方吃虧。

2 其他幾種蒸汽計量方式探討

鑒于孔板流量計的自身存在一定的弊端，伴隨著對流量測量技術(shù)不斷深入研究，測量技術(shù)得到了加速發(fā)展。若干新型、改進型流量測量儀表已陸續(xù)廣泛投入使用。即使它們在某些計量場合也取得了較好的計量效果，但孔板一直占據(jù)計量儀表主導(dǎo)位勢。下面就幾種可能取代孔板用于蒸汽計量的測量手段予以簡要分析。

2.1 內(nèi)文丘里管流量計

內(nèi)文丘里管流量計是在集傳統(tǒng)文丘里管、耐磨型孔板、環(huán)形孔板等優(yōu)點的計量方式，是新一代差壓式流量儀表。技術(shù)優(yōu)點是：（1）對被測介質(zhì)適應(yīng)能力強。適用于各種液體、氣體及蒸汽的計量。（2）測量精度高，穩(wěn)定性好。不存在孔板銳邊磨蝕和積污問題，在測量過程中流出系數(shù)能保持恒定。（3）測量范圍度較寬，量程比可大于10∶1，甚至能達16∶1，26∶1，其流出系數(shù)線性度仍低于0.5%。（4）壓力損失小，約為孔板的1/3-1/5。（5）由于改善了內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式對于直管段安裝長度相比沒有那么高是要求，最短直管段長度只需孔板的12%左右，即達到管徑的1—3倍就可滿足需要。但同時內(nèi)文丘里管欲獲得高的測量精度必須配置性能優(yōu)良的差壓變送器，這樣就又增加了計量設(shè)備費用。

2.2 渦街流量計

渦街流量計具有相對結(jié)構(gòu)簡單、安裝及維護管理方便的優(yōu)勢，對于蒸汽測量精度為1～1.5%（不包含對于溫度及壓力進行的修正）,量程比較寬一般為20∶1。近年來渦街在DN200mm以下，用于測量蒸汽，發(fā)展較快。在實際使用中渦街流量計也存在局限性，主要以下幾點：（1）受采用的檢測原理限制，在測量管徑的選取方面應(yīng)在DN300mm以下；由于信號檢測設(shè)備受耐溫能力限制要求，需將所測介質(zhì)溫度應(yīng)在350℃以下。（2）受檢測原理限制，要求測量的流動雷諾數(shù)下限較高。在強烈振動場的環(huán)境下工作不可靠。（3）對入口管路直管段長度的要求高（稍高于孔板的要求），否則會產(chǎn)生較大的附加測量誤差。

2.3 彎頭流量計

彎頭流量計又被稱為彎管流量計，其原理是利用流體通過彎頭弧形通道時，在彎頭內(nèi)側(cè)半徑與外側(cè)半徑之間形成的靜壓力差與平均流速之間的形成定量關(guān)系通過建立數(shù)學模型計算，從而得到流體流量的，同屬于差壓式流量計。其多用于氣體流量方面的測量。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單、性能穩(wěn)定、重復(fù)性好及性價比高等優(yōu)勢。主要缺點是計量精度偏低，流量系數(shù)不確定度一般為6%左右，且不適于對低壓、低流速流體進行計量，其測量精度低是由于采用的測量模型決定的。并且當流體在流經(jīng)彎頭各斷面時的流場速度分布及其復(fù)雜，且長時間使用會出現(xiàn)掛垢、沖刷及化學腐蝕等現(xiàn)象，流動雷諾數(shù)及管壁粗糙度的變化，對于流量系數(shù)變化影響非常敏感。流體流入彎頭之前的非軸對稱速度分布對于流量系數(shù)的影響，也遠大于流體經(jīng)過標準孔板。需采用計算機軟件修正技術(shù)對流量系數(shù)進行實流標定，這樣可以改善彎頭流量計的精度，但是除了雷諾數(shù)數(shù)值可進行動態(tài)修正以外，其它變量因素很難通過使用采用軟件的方法進行修正，并予以解決。在理論上，如在實測工況范圍內(nèi)，通過采用實測介質(zhì)方式進行實流標定進行實際測量時，再按依據(jù)標定結(jié)果通過回歸出的數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型進行來實時修正。就能夠獲得相對滿意的計量精度指標。但是，就一般的在實際生產(chǎn)中的計量而言是難以辦到的。彎頭流量計選取原則只適合用于工況變化幅度??；對于測量精度要求低；且能有較好計量重復(fù)性即可的工況。

3 建議

為改善石油、化工企業(yè)現(xiàn)有蒸汽計量現(xiàn)狀，應(yīng)當從多角度進行綜合分析，并根據(jù)實際的測量條件和改善計量效果的需要，通過對于不同工況及對于計量精度的要求，正確客觀地分析比較后做出選型。