蒸汽計(jì)量系統(tǒng)的改造與成效

張振平

中原石油化工有限責(zé)任公司，中國·河南 濮陽 457000

完善蒸汽計(jì)量系統(tǒng)既要準(zhǔn)確計(jì)量介質(zhì)的流量更要準(zhǔn)確計(jì)量介質(zhì)的熱值。對(duì)我們來說，蒸汽計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到公司的經(jīng)濟(jì)利益。因原有的計(jì)量系統(tǒng)滿足不了計(jì)量交接要求，為了提高計(jì)量準(zhǔn)確性、避免經(jīng)濟(jì)損失，公司決定對(duì)現(xiàn)有蒸汽計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。改造的難點(diǎn)是儀表選型、系統(tǒng)校驗(yàn)和施工。

蒸汽；計(jì)量；聯(lián)校；安裝；效果

1 背景

由于特殊的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)需求，中原石化需從周邊購進(jìn)大量高壓蒸汽（42MPa、380℃）和中壓蒸汽（13MPa、280℃），目前有大化高廠蒸汽和國電中壓蒸汽，如表1所示。設(shè)計(jì)之初，計(jì)量系統(tǒng)都是以出售方為準(zhǔn)，進(jìn)廠計(jì)量系統(tǒng)只是作為計(jì)量比對(duì)，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)蒸汽計(jì)量系統(tǒng)出現(xiàn)了較大偏差，如表2所示。為了提高計(jì)量準(zhǔn)確性、減少熱量損耗損失，公司決定對(duì)現(xiàn)有蒸汽計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，同時(shí)，經(jīng)與出售方多次協(xié)商決定以升級(jí)改造后的蒸汽計(jì)量系統(tǒng)作為雙方結(jié)算的依據(jù)。

表1 國電中壓蒸汽、大化高壓蒸汽進(jìn)廠計(jì)量情況

表2 2015.11--2016.4年國電MS量差比對(duì)表

1.1 現(xiàn)有計(jì)量系統(tǒng)存在問題

現(xiàn)有進(jìn)廠計(jì)量系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)原因并不具備計(jì)量交接條件，滿足不了計(jì)量交接要求，主要原因是：①一次原件選型等級(jí)較低，且是焊接在工藝管件上，不能自由拆卸。②一次原件從未進(jìn)行計(jì)量檢定，準(zhǔn)確度能否滿足計(jì)量交接要求不得而知。③二次表及累加儀未進(jìn)行聯(lián)校。經(jīng)過多次討論，報(bào)公司批準(zhǔn)，決定對(duì)進(jìn)廠蒸汽計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，主要是進(jìn)廠大化HS計(jì)量系統(tǒng)和進(jìn)廠國電MS計(jì)量系統(tǒng)。

1.2 升級(jí)改造思路。

本著公平公正的原則，對(duì)原進(jìn)廠計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，以滿足貿(mào)易結(jié)算的要求，確保公司經(jīng)濟(jì)利益不受損失。根據(jù)現(xiàn)有工藝條件對(duì)一次y元件的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行重新選型，要求準(zhǔn)確度不低于0.5級(jí)，并通過國家法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)。一次件的連接方式要求法蘭連接，以滿足今后計(jì)量檢定要求。重新造配二次儀表和累加儀，既實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量也實(shí)現(xiàn)熱值計(jì)量，并對(duì)各儀表加箱上鎖，確保經(jīng)雙方確認(rèn)過的儀表參數(shù)不被修改[1]。

1.3 升級(jí)改造難點(diǎn)

1.3.1 確定工藝參數(shù)、儀表選型

工藝參數(shù)是儀表選型的基礎(chǔ)，只有確定好所測介質(zhì)的流量范圍、壓力、溫度、管線尺寸，才能選擇合適的一項(xiàng)取壓元件。一次元件的選型一方面要與測量介質(zhì)的性質(zhì)及管道尺寸相配，另外還要滿足計(jì)量交接要求，準(zhǔn)確度等級(jí)不低于0.5級(jí)，并且經(jīng)過出售方的同意。

1.3.2 計(jì)量系統(tǒng)聯(lián)校

蒸汽測量不同于一般介質(zhì)的測量，需要對(duì)蒸汽的測量進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償，并且除了測量介質(zhì)的流量，還要測量介質(zhì)的熱值。其中，累加儀的儀表系數(shù)有一個(gè)理論上的計(jì)算方法，但考慮到各測量元件的溫度變送器、壓力變送器、差壓變送器及記錄儀本身的實(shí)際誤差，就要對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)校，以獲得記錄儀的實(shí)際儀表系數(shù)。這就要求校驗(yàn)器具經(jīng)過計(jì)量檢定，以保證量值傳遞的準(zhǔn)確性，同時(shí)還要確定一種雙方認(rèn)可的聯(lián)校方法。

表3 國電MS一次元件儀表規(guī)格書

1.3.3 尋找施工機(jī)會(huì)，正確安裝。

在公司正常生產(chǎn)情況下，外購蒸汽不能中斷，所以要對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)升級(jí)改造，就要做好施工前的準(zhǔn)備工作，一旦有施工時(shí)機(jī)，能在最短的時(shí)間迅速安裝，安裝時(shí)，集液灌與引壓管的施工至關(guān)重要，需要技術(shù)人員確定正確的安裝方式和角度，更需要施工人員具備精準(zhǔn)的焊接技術(shù)[2]。

2 主要做法

2.1 設(shè)計(jì)

2.1.1 確定工藝條件和儀表規(guī)格書。

經(jīng)過供需雙方對(duì)出售的大化HS和國電MS溫度、壓力、輸送量及管道尺寸等工藝條件的確認(rèn)，確定了大化HS和國電MS一次元件的選型和儀表規(guī)格書，如表3所示。

2.1.2 節(jié)流裝置生產(chǎn)廠家出具計(jì)算書。

節(jié)流裝置在實(shí)際加工過程中會(huì)與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)一些誤差，通常節(jié)流裝置加工之后生產(chǎn)廠家會(huì)對(duì)節(jié)流裝置進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)標(biāo)定結(jié)果出具節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算書。

2.2 校驗(yàn)

進(jìn)廠蒸汽計(jì)量屬于貿(mào)易結(jié)算范疇，計(jì)量器具需經(jīng)過計(jì)量檢定。經(jīng)雙方協(xié)商，一次元件要通過具有法定檢定資質(zhì)的第三方進(jìn)行計(jì)量檢定，檢定結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，二次表、記錄儀要使用經(jīng)過檢定合格的儀器進(jìn)行校驗(yàn)，準(zhǔn)確度滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)過對(duì)變送器進(jìn)行單校，結(jié)果顯示都滿足準(zhǔn)確度等級(jí)0.2級(jí)的要求。對(duì)溫度檢測元件進(jìn)行標(biāo)定，采用福祿克干式爐進(jìn)行加熱并顯示實(shí)際溫度，福祿克725溫度校驗(yàn)儀顯示被校溫度，結(jié)果一次元件符合A 等[3]。

對(duì)流量積算儀采用聯(lián)校的方式，在安裝之后用HART 手操器通過變送器的回路測試功能進(jìn)行流量系數(shù)的驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過計(jì)算得到的流量系數(shù)會(huì)使顯示值偏大。于是通過修正，將上表中流量系數(shù)修改為8.171。校驗(yàn)過程中采用的標(biāo)準(zhǔn)儀器都是進(jìn)口高精度設(shè)備，經(jīng)檢定合格。其中校驗(yàn)壓力和差壓變送器分別是DRUCK601 和DRUCK602，準(zhǔn)確度等級(jí)可達(dá)0.05級(jí)。福祿克725 準(zhǔn)確度等級(jí)可達(dá)0.01級(jí)。校驗(yàn)在壓力標(biāo)準(zhǔn)間進(jìn)行，過程符合校驗(yàn)規(guī)程。

聯(lián)校說明：使用HART475A 使溫度變送器模擬285℃信號(hào)，記錄儀顯示溫度285℃（計(jì)算書中的工作溫度）。使用HART475B 使壓力變送器模擬1.42MPa 信號(hào)（計(jì)算書中的工作壓力），記錄儀顯示1.42MPa。使用HART475C 使差壓變送器分別模擬0%、50%、100%的信號(hào)，檢查記錄儀顯示的流量顯示數(shù)值，如圖1所示。

圖1 記錄儀聯(lián)校示意圖

2.3 安裝

2016年2月，經(jīng)重新設(shè)計(jì)采購的一次元件到貨，為及時(shí)完成施工任務(wù)，生產(chǎn)部與儀表車間一起積極準(zhǔn)備施工條件，等待時(shí)機(jī)快速施工，終于在2016年3月中旬有了合適的時(shí)機(jī)。施工重點(diǎn)是切割、更換一次元件，配置安裝導(dǎo)壓管[4]。安裝流程如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場儀表安裝圖

在安裝過程中為了保證安裝質(zhì)量和測量效果將原有的安裝做了一些變動(dòng)，關(guān)鍵點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

（1）將冷凝罐位置提高，使取壓口處的管線略有向上的傾斜，符合過熱蒸汽的測量特點(diǎn)。

（2）安裝過程中使用水平儀，確保冷凝罐高度一致，減少附加誤差。

（3）將兩個(gè)冷凝罐位置靠近，減少溫差帶來的影響。

表4 改造完成后數(shù)據(jù)比對(duì)

3 升級(jí)改造效果

系統(tǒng)調(diào)試完成投入使用后，我們將4月1日到20日雙方的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了3次比對(duì)，以國電中壓蒸汽為例，在對(duì)方計(jì)量系統(tǒng)未發(fā)生變化的情況下，顯示比對(duì)數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，我方進(jìn)廠流量減少4.4%，熱值減少6.3%，如表4所示。大化高壓蒸汽流量值減少2%，熱值減少4%。

仍以國電中壓蒸汽為例，2016年進(jìn)廠量17.5萬t，按照4%的減損量，一年減少損失7000t，按照中壓蒸汽150元/t 計(jì)算，每年減少損失100萬元，再加上大化高壓蒸汽的減損60萬元/年，這兩項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)改造升級(jí)每年為公司減少損失180萬元，成效顯著。