石化企業(yè)蒸汽雙向流測(cè)量的應(yīng)用

摘 要：石油化工企業(yè)部分裝置在實(shí)際生產(chǎn)過程中，蒸汽計(jì)量準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到企業(yè)節(jié)能降耗，成本核算，關(guān)系到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。雙向平口化孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無附件壓力損失，長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)量小、壽命長(zhǎng)，準(zhǔn)確度高，耐高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：雙向流;雙向平角孔板;運(yùn)行維護(hù)

蒸汽作為重要的載能工質(zhì)，在石油化工、金屬冶煉和城市供熱行業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用。不論過熱還是飽和蒸汽，都有特殊的物性，因此存在諸多的計(jì)量問題和困難，在我國(guó)計(jì)量工作中的能源計(jì)量問題亟待解決。

石化企業(yè)部分裝置在實(shí)際生產(chǎn)過程中，蒸汽計(jì)量準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到企業(yè)節(jié)能降耗，成本核算，關(guān)系到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

石化企業(yè)部分生產(chǎn)裝置在正常生產(chǎn)中，因各生產(chǎn)過程用能情況不同，在開工初期因產(chǎn)能設(shè)備未運(yùn)行，需要系統(tǒng)提供蒸汽熱源，而在正常生產(chǎn)中，產(chǎn)能設(shè)備發(fā)揮作用，產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)換為蒸汽，除自用外，還可以對(duì)系統(tǒng)提供外輸蒸汽，形成在生產(chǎn)裝置開工過程中，引入蒸汽，消耗蒸汽，開工正常后，就變成外輸蒸汽，因此在蒸汽計(jì)量上就產(chǎn)生了正向消耗計(jì)量和反向輸出計(jì)量的兩個(gè)方向的介質(zhì)流向，由于蒸汽介質(zhì)溫度高，管道直徑較大，常規(guī)可以測(cè)量正反向流量的流量計(jì)，如容積式流量計(jì)、速度式的渦輪流量計(jì)，電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)，以及熱式質(zhì)量流量計(jì)、科氏質(zhì)量流量計(jì)等，均無法滿足使用要求。

在同一管道中有正反兩個(gè)方向的流體，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，就比較難于實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)裝置在測(cè)量蒸汽流量時(shí)，常規(guī)做法是采用節(jié)流式流量計(jì)實(shí)現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件做一次測(cè)量元件，在同一條工藝管道上按照節(jié)流式流量計(jì)的要求，盡量保證前后直管段要求，安裝介質(zhì)流向相反的兩套節(jié)流式流量計(jì)，來解決雙向計(jì)量問題，但安裝費(fèi)用大，且達(dá)到節(jié)流式流量計(jì)測(cè)量要求的前后直管段，在實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中基本得不到有效滿足，兩個(gè)節(jié)流件串聯(lián)安裝，介質(zhì)壓力損失成倍增加，其損耗的能量不容忽視。

業(yè)界采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件來解決測(cè)量蒸汽質(zhì)量流量的問題，在技術(shù)上是成熟產(chǎn)品，但用雙向平口化孔板測(cè)量元件解決雙向流蒸汽計(jì)量問題，行業(yè)內(nèi)應(yīng)用不多，但在GB/T 2624-2006（ISO5167：2003（E））中對(duì)雙向平口化孔板已有詳細(xì)規(guī)定，按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用的雙向平口化孔板流量計(jì)，是能獲得國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的計(jì)量準(zhǔn)確度的。

采用配置有雙差壓變送器的一體化孔板和流量計(jì)算機(jī)（流量計(jì)算轉(zhuǎn)換單元）可以實(shí)現(xiàn)氣（汽）體流量雙向測(cè)量。

1 工作原理

雙向平口孔板流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)孔板相比，主要有以下不同：

（1）雙向平口化孔板流量計(jì)。雙向平口化孔板流量計(jì)是一次檢測(cè)元件標(biāo)準(zhǔn)孔板在加工過程中，不切斜角，兩個(gè)端面均需要滿足，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)上游端面的規(guī)定;中心節(jié)流孔的兩個(gè)邊緣也要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)上游邊緣的規(guī)定;其孔板的厚度應(yīng)達(dá)到0.005～0.02D，D為管道內(nèi)徑，并在結(jié)構(gòu)和其他方面必須采取措施來防止孔板變形。

（2）雙向平口化孔板在測(cè)量蒸汽輸入流向時(shí)的前直管段，在測(cè)量輸出流向時(shí)變?yōu)楹笾惫芏?。因此前、后直管段都要求滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)于前直管段的要求。

（3）直接采集正壓室壓力作為壓力補(bǔ)償信號(hào)，通過HART通信協(xié)議方式與運(yùn)算模塊進(jìn)行通信采集數(shù)據(jù);安裝在輸入流向后方的溫度變送器也采用HART信號(hào)格式的提供溫度補(bǔ)償信號(hào)。

2 實(shí)施蒸汽輸入輸出兩個(gè)方向計(jì)量的方案

2.1 蒸汽計(jì)量的工藝參數(shù)

（1）1.0MPa蒸汽：工藝安裝管徑：ф259mm，管道壁厚7mm;管道材質(zhì)：20#鋼;最大流量：50t/h;介質(zhì)溫度：200℃;操作壓力：1.0MPa;計(jì)量方式：輸入輸出雙向動(dòng)態(tài)計(jì)量。

（2）3.5MPa蒸汽：工藝安裝管徑：ф259mm，管道壁厚7mm;管道材質(zhì)：20#鋼;最大流量：60t/h;介質(zhì)溫度：450℃;操作壓力：3.5MPa;計(jì)量方式：輸入輸出雙向動(dòng)態(tài)計(jì)量。

2.2 蒸汽輸入輸出雙向計(jì)量的節(jié)流式流量計(jì)組成

通過采用結(jié)構(gòu)新穎的雙向孔板和現(xiàn)代技術(shù)手段解決密度計(jì)算，寬量程（實(shí)時(shí)計(jì)算流出系數(shù)C、流速可膨脹系數(shù)ε）計(jì)算等問題。特別值得一提的是，由流量積算顯示模塊讀取差壓變送器的HART協(xié)議信號(hào)，不僅解決小流量低差壓時(shí)（4～20）mA模擬信號(hào)誤差大的問題，還可以讀取正壓側(cè)膜盒靜壓作為流量測(cè)量的壓力補(bǔ)償數(shù)據(jù)。同時(shí)溫度補(bǔ)償熱電阻采用了HART溫變，從控制室到現(xiàn)場(chǎng)只需要一根兩芯電纜就可以解決信號(hào)傳輸問題，其系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)潔，可靠性高，也降低了系統(tǒng)造價(jià)。

2.3 蒸汽雙向計(jì)量系統(tǒng)主要功能

運(yùn)算模塊安裝在室內(nèi)機(jī)柜，可循環(huán)顯示當(dāng)前瞬時(shí)流量、累積流量、介質(zhì)溫度、介質(zhì)壓力等參數(shù)量。DCS系統(tǒng)顯示瞬時(shí)流量計(jì)、累積流量及歷史趨勢(shì)，以便更好查證雙向計(jì)量系統(tǒng)狀態(tài)，DCS系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，便于業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)部門方便管理和生產(chǎn)，可通過網(wǎng)絡(luò)查詢蒸汽計(jì)量數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

（1）雙向平口化孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無附件壓力損失，長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)量小、壽命長(zhǎng)，準(zhǔn)確度高，耐高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)。

（2）經(jīng)過一年多運(yùn)行與應(yīng)用，雙向平口化孔板流量計(jì)完美的解決了蒸汽雙向計(jì)量問題，計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，極大的化解了蒸汽產(chǎn)銷矛盾，為生產(chǎn)裝置在蒸汽消耗等成本核算方面，提供了準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù)。

作者簡(jiǎn)介：伽曉煒（1969-），男，河南許昌人，本科，工程師，現(xiàn)從事計(jì)量技術(shù)工作。