摘 要:石油化工企業(yè)部分裝置在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(wú)附件壓力損失,長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)量小、壽命長(zhǎng),精度高,耐高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)。
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(guò)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(wèn)題和困難,在我國(guó)計(jì)量工作中的能源計(jì)量問(wèn)題亟待解決。
石化企業(yè)部分裝置在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(guò)程用能情況不同,在開(kāi)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(kāi)工過(guò)程中,引入蒸汽,消耗蒸汽,開(kāi)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(wú)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(lái)解決雙向計(jì)量問(wèn)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(lái)解決測(cè)量蒸汽質(zhì)量流量的問(wèn)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(wèn)題,行業(yè)內(nèi)應(yīng)用不多,但在GB/T2624-2006(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)。
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(guò)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(lái)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(guò)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
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(wèn)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(mén)方便管理和生產(chǎn),可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)蒸汽計(jì)量數(shù)據(jù)。
3 結(jié)束語(yǔ)
(1)雙向平口化孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)附件壓力損失,長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)量小、壽命長(zhǎng),精度高,耐高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)。
(2)經(jīng)過(guò)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(wèn)題,計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,極大的化解了蒸汽產(chǎn)銷(xiāo)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)。
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