0.概況

洛陽(yáng)石化動(dòng)力部外送低壓蒸汽是我廠蒸汽管網(wǎng)的重要產(chǎn)出方，其計(jì)量精準(zhǔn)與否直接影響到各裝置達(dá)標(biāo)和經(jīng)濟(jì)核算，尤其 SMES3． 0 能源計(jì)量模塊上線(xiàn)運(yùn)行后，對(duì)計(jì)量器具的計(jì)量準(zhǔn)確性提出了新的要求。動(dòng)力部外送低壓蒸汽管線(xiàn)為 DN700 的大管徑，外送蒸汽量因生產(chǎn)調(diào)整會(huì)造成流量從10 ～ 150 t / h 之間的波動(dòng)，原有的流量計(jì)已不能滿(mǎn)足企業(yè)經(jīng)濟(jì)核算的要求，準(zhǔn)備利用 2015 年大檢修之機(jī)進(jìn)行更新，以提高計(jì)量準(zhǔn)確度，因此，選擇一臺(tái)能保證大口徑寬流量工藝條件的流量計(jì)成為當(dāng)務(wù)之急。

1.選型條件

1． 1  蒸汽計(jì)量的特點(diǎn)

蒸汽作為重要的載能工質(zhì)，在石油、化工、冶金以及城鎮(zhèn)供熱行業(yè)中廣泛應(yīng)用。由于蒸汽物性的特殊性，長(zhǎng)期以來(lái)一直是能源計(jì)量工作中的重中之重，蒸汽計(jì)量有以下特點(diǎn): ①蒸汽干度的修正及其可能出現(xiàn)的汽水兩相流測(cè)量問(wèn)題，對(duì)于相流經(jīng)常變化的蒸汽，使用目前流量?jī)x表測(cè)量流量，不易做到準(zhǔn)確計(jì)量。②因生產(chǎn)調(diào)整和工藝條件變化，蒸汽量波動(dòng)幅度較大，計(jì)量?jī)x表的性能難以適應(yīng)。③隨著溫度和壓力的變化，蒸汽物理性質(zhì)變化較大，給準(zhǔn)確計(jì)量帶來(lái)困難。④蒸汽在工業(yè)生產(chǎn)所用能源中屬較貴的能源，對(duì)單位經(jīng)濟(jì)核算影響較大。

1． 2 動(dòng)力部外送蒸汽的工藝參數(shù)

動(dòng)力部外送蒸汽工藝參數(shù)見(jiàn)表 1。

2.流量計(jì)選型與分析

根據(jù)項(xiàng)目輸送蒸汽的性質(zhì)和工藝操作參數(shù)，以及蒸汽計(jì)量廣泛選擇的流量計(jì)型號(hào)，初步確定可以選擇的流量計(jì)有畢托巴流量計(jì)、渦街流量計(jì)和一體化節(jié)流式流量計(jì)，以下對(duì)三種流量計(jì)的原理及特點(diǎn)做以分析比較。

2． 1 畢托巴流量計(jì)

畢托巴流量計(jì)是采用皮托管原理提取管道中心流體流速( 全壓 － 靜壓= 動(dòng)壓) 再換算成流體體積流量與質(zhì)量流量的差壓式流量計(jì)。皮托管原理早就廣泛應(yīng)用在航天航空業(yè)中，如: 飛機(jī)風(fēng)洞的測(cè)試和檢

測(cè)、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體動(dòng)力測(cè)試、飛機(jī)飛行速度的測(cè)速桿等，技術(shù)成熟。

2． 1． 1 組成和工作原理

畢托巴流量計(jì)將探針插入管道中心，總壓孔對(duì)正流體的來(lái)流方向，靜壓孔對(duì)正流體的去流方向，總壓與靜壓之差即為管道中心的實(shí)測(cè)差壓，再由該探針的風(fēng)洞標(biāo)定曲線(xiàn)擬合出該點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差壓，根據(jù)標(biāo)

準(zhǔn)差壓來(lái)計(jì)算流體的流量。同時(shí)還需用壓力變送器測(cè)出流體壓力，用熱電阻溫度計(jì)測(cè)出流體溫度，把標(biāo)準(zhǔn)差壓信號(hào)、壓力信號(hào)、溫度信號(hào)同時(shí)引入單片機(jī)構(gòu)成的流量積算儀或直接接入 DCS 系統(tǒng)，一方面對(duì)探針的流量方程進(jìn)行解算，再一方面對(duì)蒸汽進(jìn)行壓力、溫度補(bǔ)償，以保證測(cè)量精度，并用數(shù)字顯示出差壓、壓力、溫度、瞬時(shí)流量、累積流量、熱量、速度等參數(shù)。

2． 1． 2 畢托巴流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

①準(zhǔn)確度高。蒸汽測(cè)量最高可達(dá) 0． 5 級(jí); ②可靠性高。因探針的構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)不流動(dòng)，雜物不容易進(jìn)去，所以能長(zhǎng)時(shí)間保持測(cè)量精度; ③測(cè)量范圍廣。流量在0． 2 ～ 50 000 t / h 都可以精確測(cè)量。對(duì)低流速、小流量、大管徑測(cè)量效果尤佳; ④安裝簡(jiǎn)便。只需在管道合適的位置上打一個(gè)相當(dāng)?shù)目祝岩淮卧结槻迦牍艿乐行模纯煞奖愕剡M(jìn)行安裝; ⑤壓力損失小，一次元件傳感器是 Φ20 mm ～ Φ55 mm 不銹鋼制成，其截面積很小，在介質(zhì)管道中幾乎是無(wú)壓力損失，與孔板等節(jié)流裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果; ⑥現(xiàn)場(chǎng)安裝不要求直管段。

2． 1． 3 畢托巴流量計(jì)的缺點(diǎn)

①價(jià)格高，性?xún)r(jià)比低; ②引壓管沒(méi)有不積冷凝水設(shè)置和防凍設(shè)置。

2． 2 渦街流量計(jì)

2． 2． 1 組成和工作原理

渦街流量計(jì)屬于體積流量計(jì)。

渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)旋渦發(fā)生體后會(huì)產(chǎn)生正比于流速的旋渦，由此可算出流體的流量。流量與旋渦頻率的關(guān)系，可用下式表示:

V=f / k

式中: f 為旋渦的個(gè)數(shù); k 為儀表系數(shù); V 為流過(guò)流體的體積。

2． 2． 2 渦街流量計(jì)用于蒸汽計(jì)量的主要優(yōu)點(diǎn)

①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(zhǎng)期運(yùn)行十分可靠; ②安裝簡(jiǎn)單，維修十分方便; ③輸出是與流量成正比的脈沖信號(hào)，無(wú)零點(diǎn)漂移，精度高;

④壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能; ⑤測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá) 1 ∶ 10; ⑥應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測(cè)量。

2． 2． 3 渦街流量計(jì)用于蒸汽計(jì)量的缺點(diǎn)

①要求被測(cè)量介質(zhì)的流動(dòng)雷諾數(shù)下限較高，氣體流速一般應(yīng)大于 4 m / s，流速過(guò)低時(shí)會(huì)造成測(cè)量精度降低甚至小流量不計(jì)量; ②對(duì)振動(dòng)較敏感，在強(qiáng)烈振動(dòng)的環(huán)境下工作，會(huì)影響測(cè)量精度; ③對(duì)被測(cè)量介質(zhì)的潔凈度要求較高，不適宜測(cè)量對(duì)頻率信號(hào)檢測(cè)器造成嚴(yán)重污染的臟污流體。

2． 3 一體化節(jié)流式流量計(jì)

2． 3． 1 一體化節(jié)流式流量計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理

一體化節(jié)流式流量計(jì)結(jié)構(gòu)，如圖 1 所示。

一體化節(jié)流式流量計(jì)是將節(jié)流裝置和差壓變送器做成一體，由差壓變送器輸出 4 ～ 20 mA 差壓信號(hào)，可測(cè)量多種介質(zhì)( 液體、氣體、蒸汽) ，設(shè)計(jì)了防凍式隔離器，簡(jiǎn)化了流量計(jì)結(jié)構(gòu)，便于安裝。一體化節(jié)流式流量計(jì)可采用多種節(jié)流件，常用 ISA1932 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴及標(biāo)準(zhǔn)孔板。

配置智能化差壓變送器和帶通訊功能的流量顯示設(shè)備的一體化節(jié)流式流量計(jì)，可通過(guò) HAＲT 協(xié)議實(shí)現(xiàn)寬量程比檢測(cè)，流量測(cè)量范圍度可達(dá)到 6 ∶ 1 ～10 ∶ 1 或更寬。

充滿(mǎn)管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低，在節(jié)流件前后產(chǎn)生了靜壓力差( 或差壓) 。流體的流速愈大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的差壓也愈大。

因此通過(guò)測(cè)量差壓的方法可測(cè)量流量 。

2． 3． 2 一體化節(jié)流式流量計(jì)用于蒸汽計(jì)量的優(yōu)點(diǎn)

①測(cè)量范圍寬約為 10 ∶  1; ② 優(yōu)先選定值

ISO1932 噴嘴，壓損小( 同流量，同 β 值情況下，為孔板的 60% ) ，檢定周期長(zhǎng)( 是孔板的 4 倍) ; ③引壓管不積存冷凝水; ④采用專(zhuān)利技術(shù)———防凍隔離器，不需伴熱、保溫和隔離器，節(jié)約能源; ⑤介質(zhì)適用性強(qiáng) ( 特別適用于蒸汽流量測(cè)量) ，動(dòng)態(tài)性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。

2． 3． 3 一體化節(jié)流式流量計(jì)用于蒸汽計(jì)量的缺點(diǎn)

垂直安裝在與其公稱(chēng)通徑相應(yīng)的水平管道上，一體化節(jié)流式流量計(jì)在測(cè)量管線(xiàn)上游側(cè)和下游側(cè)應(yīng)配置一定長(zhǎng)度的直管段。

2． 4 流量計(jì)的選型分析

根據(jù)三種流量計(jì)的特點(diǎn)，從測(cè)量精確度、測(cè)量范圍、壓力損失、抗干擾能力及運(yùn)行維護(hù)等方面進(jìn)行比較，如表 2 所示。

由于被測(cè)介質(zhì)管徑較大( DN700) ，工作流量范圍寬( 10 ～ 150 t / h) ，渦街流量計(jì)和一體化節(jié)流式流量計(jì)在低流量時(shí)保證測(cè)量的準(zhǔn)確性方面差一些，會(huì)造成一定的測(cè)量誤差，而畢托巴流量計(jì)測(cè)量范圍較寬，既能夠保證小流量時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量，又能滿(mǎn)足大流量的準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)在大管徑上的安裝也較易實(shí)現(xiàn)。

參照其他企業(yè)畢托巴流量計(jì)測(cè)量低壓蒸汽的成功經(jīng)驗(yàn)，如表 3 所示，確定該低壓蒸汽計(jì)量采用的流量計(jì)為遼寧畢托巴科技有限公司生產(chǎn)的畢托巴蒸汽流量計(jì)。

在運(yùn)行過(guò)程中也要關(guān)注: ①管線(xiàn)吹掃或打靶時(shí)應(yīng)關(guān)閉引壓閥閥門(mén)，以保護(hù)流量計(jì)，保證在正常生產(chǎn)過(guò)程中的準(zhǔn)確測(cè)量; ②由于該流量計(jì)沒(méi)有引壓管防止冷凝水設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加伴熱。

3.工業(yè)使用情況

2015 年 11 月上旬，利用公司停工檢修的機(jī)會(huì)，我們安裝了生產(chǎn)的畢托巴蒸汽流量計(jì)，經(jīng)過(guò)調(diào)試、組態(tài)等相關(guān)工作以后，至 3 月開(kāi)始，蒸汽系統(tǒng)低壓蒸汽外供量以該計(jì)量表 ( FT414) 數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，表 4 為我公司 2016 年 1 － 6 月份蒸汽準(zhǔn)確率情況從表 4 可以看出，該蒸汽計(jì)量表( FT414) 投用后，隨著蒸汽計(jì)量準(zhǔn)確度的提高，洛陽(yáng)石化公司低壓蒸汽管網(wǎng)差率有效下降，目前該表運(yùn)行良好。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該工程蒸汽使用流量計(jì)的選型與分析，可確定畢托巴流量計(jì)在大口徑寬流量蒸汽的計(jì)量中有明顯的優(yōu)勢(shì)，為蒸汽交接計(jì)量提供較好的計(jì)量方案，但在具體的計(jì)量中，需要注意該流量計(jì)沒(méi)有引壓管防止冷凝水設(shè)置的情況，做好設(shè)備伴熱和季節(jié)變換時(shí)的巡查工作，從而確保蒸汽計(jì)量的準(zhǔn)確可靠。