摘要：本文簡單介紹了常用流量計的原理性能，重點(diǎn)分析了第一凈化廠流量計應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合實際生產(chǎn)情況，給出天然氣凈化廠不同測量介質(zhì)的流量計選型建議表，同時就廠區(qū)小流量計量和內(nèi)部流量儀表的計量確認(rèn)問題給出了幾點(diǎn)建議。
0前言
　　流量作為工業(yè)生產(chǎn)過程中的四大參數(shù)之一(壓力、溫度、液位、流量)，其測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)和過程控制中占有重要的地位，對流體流量進(jìn)行正確測量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過程安全運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量準(zhǔn)確度的要求也越來越高。第一凈化廠測量區(qū)域廣泛，流體介質(zhì)復(fù)雜，流量儀表多樣，做好流量計量這一工作，對保證天然氣凈化質(zhì)量、節(jié)能減排、貿(mào)易結(jié)算、提高生產(chǎn)效率都具有重要的意義。　
1第一凈化廠流量計應(yīng)用現(xiàn)狀
　　第一凈化廠測量區(qū)域廣泛，流體介質(zhì)復(fù)雜多樣，主要有天然氣、酸氣、蒸汽、化學(xué)溶液、新鮮水、污水等，目前全廠共有包括孔板流量計、電磁流量計、渦街流量計、超聲流量計、旋進(jìn)旋渦流量計、轉(zhuǎn)子流量計等在內(nèi)的222臺流量計，下面針對不同的測量介質(zhì)分別進(jìn)行分析。
1.1天然氣系統(tǒng)
1.1.1原料氣
　　來自集氣站的原料天然氣(濕天然氣)含有部分固、液體雜質(zhì)，H2S和CO2含量較高，有一定腐蝕性。目前集氣區(qū)及凈化裝置區(qū)的原料氣計量全部選用高級孔板流量計，以便定期清洗更換孔板，防止孔板的銹蝕和入口邊緣磨損。使用過程中能夠滿足大多數(shù)測量環(huán)境，但當(dāng)被測介質(zhì)含有大量雜質(zhì)以及水合物含量較多時，導(dǎo)壓管容易堵塞，且長期使用時，臟污物(原料氣氣流中含的固液雜質(zhì))將堆積在孔板的上游，造成差壓信號不準(zhǔn)，產(chǎn)生計量誤差，故需要定期清洗孔板，對不合格的孔板進(jìn)行更換。
1.1.2產(chǎn)品氣
　　原料氣經(jīng)脫硫、脫水工藝處理后，H2S和CO2含量大大降低，成為基本不含雜質(zhì)的產(chǎn)品氣(干凈天然氣)，其腐蝕性明顯降低。產(chǎn)品氣計量分為兩種情況：
　　出裝置區(qū)的產(chǎn)品氣作為廠區(qū)內(nèi)部計量，全部采用高級孔板流量計，因氣質(zhì)條件明顯改變，腐蝕、臟污堵塞等現(xiàn)象大大減少，氣流壓力比較穩(wěn)定，孔板使用狀況良好。
　　作為外貿(mào)計量的產(chǎn)品氣，其計量準(zhǔn)確度要求較高，除了小管徑的用孔板計量外，陜京線、靖西線、陜寧1#線等大管徑計量選用氣體超聲波流量計，測量范圍大，且體積流量不受被測流體的溫度、壓力、粘度及密度等物性參數(shù)的影響，同時由于無磨損、無示值漂移現(xiàn)象，可以長期保持較高的精度，屬于免維護(hù)系列，減輕了儀表工維護(hù)工作量。
　　陜寧2#線選用渦輪流量計。渦輪流量計在所有流量計量儀表中屬于最精確的，作為較大管徑的天然氣貿(mào)易、交接計量，它具有良好的應(yīng)用價值。根據(jù)渦輪流量計的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其對流體的清潔度要求較高，否則會磨損軸承，損壞葉輪，而產(chǎn)品氣中基本不含固體顆粒及液體，腐蝕性小，能夠滿足渦輪流量計的流體要求，葉片損壞率較低。
自用配氣站向甲醇廠、靖邊縣、長慶基地、燃?xì)怆娬尽?br /> 　　采氣三廠供氣流量相對較小，日供氣量不超過50萬，目前采用孔板計量，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)技術(shù)要求不高。
1.1.3燃料氣
　　全廠各單元所用燃料氣來源于部分產(chǎn)品氣、脫硫及脫水單元的閃蒸氣(主要是輕質(zhì)烴類及少量H2S和CO2)，氣質(zhì)情況較好，主要為裝置區(qū)脫水重沸器、燃?xì)忮仩t及酸氣焚燒爐所用。目前，除燃料氣罐、酸氣焚燒爐及2#鍋爐房的總?cè)剂蠚獾容^大管徑的流量為孔板流量計外，其余小管徑的基本采用渦街流量計和旋進(jìn)漩渦流量計。
　　200萬裝置脫水重沸器燃料氣管線為DN25的，流量一般在40-50m3/h。所用的渦街流量計在使用過程中，因有時候用氣量較小，存在計量誤差大的問題。根據(jù)渦街流量計的工作原理，它要求流體具有較高的流速，以產(chǎn)生旋渦，在測量氣體流量時，流速低于5m/s時計量效果不太好。經(jīng)過仔細(xì)分析研究，對比考察其它小流量測量儀表的性能，在2009年檢修期間，將四號裝置區(qū)重沸器燃料氣流量計更換為帶溫度壓力補(bǔ)償?shù)男�進(jìn)漩渦流量計來做實驗(檢修后四號裝置尚未運(yùn)行)，如果計量情況良好，計劃將其余裝置的渦街流量計逐一進(jìn)行更換。
　　自用配氣站供1-4號鍋爐的燃料氣計量為旋進(jìn)漩渦流量計，使用情況良好。該流量計對流體流速要求沒有渦街流量計高，適于低流量測量，流量計內(nèi)部帶有溫度壓力傳感器，可對流量進(jìn)行實時溫度、壓力補(bǔ)償，提高了測量準(zhǔn)確度。
1.2酸氣系統(tǒng)
　　天然氣凈化廠的酸氣是主要含H2S和CO2的混合氣(占酸氣總體積的95%左右)，該氣體的特點(diǎn)是壓力低，帶有一定水汽及雜質(zhì)，具有較強(qiáng)腐蝕性，其中的H2S是一種劇毒氣體。目前測量酸氣流量均用孔板流量計，由于酸氣具有較強(qiáng)的腐蝕性，孔板流量計使用一段時間后，孔板入口邊緣受到嚴(yán)重的腐蝕而造成流量測量誤差增大。另外，高含硫氣體對儀表的壽命有一定影響，硫化氫造成金屬件疲勞，縮短使用壽命，且孔板計量裝置有較多連接部位，所以增加了氣體泄漏的可能性，在維護(hù)過程中也有較大風(fēng)險，存在安全隱患。
　　鑒于孔板流量計在酸氣計量中存在以上不足，在2009年檢修期間，將二號裝置區(qū)的酸氣計量更換為熱式質(zhì)量流量計�，F(xiàn)在為實驗階段(二號裝置09年檢修后至今未投運(yùn))，如果使用情況良好將對其它酸氣計量逐一更換。
1.3蒸汽系統(tǒng)
　　第一凈化廠鍋爐提供的蒸汽屬飽和蒸汽，目前全廠用于蒸汽計量的儀表主要是孔板流量計和渦街流量計，這兩種儀表只適用于單相流，而不能計量濕飽和蒸汽，所以當(dāng)蒸汽為濕飽和蒸汽時，就會造成超差。同時，蒸汽的最終測量結(jié)果應(yīng)是質(zhì)量流量，而質(zhì)量流量必須通過流體密度進(jìn)行換算，必須考慮流體工況變化引起的密度變化。
　　1號鍋爐房蒸汽主、復(fù)線計量及200萬裝置區(qū)脫硫重沸器用生產(chǎn)蒸汽計量為解放軍5719廠的JKFM—16C簡易孔板流量計。在長時間測量過程中，高溫下孔板容易發(fā)生變形，致使計量誤差較大。同時在蒸汽輸送過程中，由于溫度變化，密度也相應(yīng)地變化，但孔板差壓式流量計不能對蒸汽密度進(jìn)行直接或間接的測量，基本采用固定值輸入，這也導(dǎo)致了計量誤差的存在。
各鍋爐出口、400萬裝置脫硫重沸器、甲醇回收大、小塔重沸器等單元所用蒸汽計量均為承德熱河克羅尼的VFM1091型及VFM31型渦街流量計。根據(jù)渦街流量計質(zhì)量流量計算公式：
，其中，為流體密度，f為漩渦頻率。
　　可知，對確定的渦街流量計，其蒸汽流量計量誤差主要由流體密度引起。由于渦街流量計在對蒸汽流量進(jìn)行測量時，一般也不能同時測量流體工況變化時的介質(zhì)密度，因而產(chǎn)生一定的測量誤差。同時，渦街流量計抗振性能較差，外來振動會使渦街流量計產(chǎn)生測量誤差。第一凈化廠實際生產(chǎn)中，蒸汽管線常發(fā)生水擊現(xiàn)象，有時嚴(yán)重時會使管道發(fā)出很大的響聲和強(qiáng)烈的振動，流體高流速沖擊會使渦街發(fā)生體的懸臂產(chǎn)生附加振動，使測量準(zhǔn)確度降低，大管徑影響更為明顯。
1.4化學(xué)溶液系統(tǒng)
　　第一凈化廠工業(yè)生產(chǎn)所用的化學(xué)溶液主要是用于脫硫的MDEA溶液和脫水的TEG溶液。這兩種溶液在生產(chǎn)過程中由于長時間的反復(fù)循環(huán)使用，溶液中含有部分懸浮物。
　　200萬裝置的脫硫循環(huán)量一般約為12-13m3/h，400萬裝置脫硫循環(huán)量在100-120m3/h左右。目前用于測量脫硫MDEA溶液的是孔板流量計，由于溶液含懸浮物易造成導(dǎo)壓管堵塞，需定期吹掃導(dǎo)壓管。
　　脫水循環(huán)量較小，一般分別在4-5m3/h、6-7m3/h左右，其計量選用轉(zhuǎn)子流量計。根據(jù)轉(zhuǎn)子流量計的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其較適用于小管徑、低流速及低雷諾數(shù)的流量。在脫水循環(huán)量計量中使用效果較好。但是，由于轉(zhuǎn)子流量計內(nèi)部為機(jī)械連接，安裝在循環(huán)泵出口管線時，因長時間受到較大振動，傳動部件容易松動。
1.5新鮮水、污水測量
　　同樣作為水流量測量，由于水的潔凈程度不同，流體工況條件各異，流量測量范圍懸殊，測量精確度要求有高有低，選用流量計也各有特點(diǎn)。
1.5.1新鮮水
　　第一凈化廠新鮮水計量儀表中，除外部拉運(yùn)水選用現(xiàn)場指示型旋翼式水表外，其余均采用電磁流量計。旋翼式水表無需外部能源可直接現(xiàn)場讀取流量，清晰明了，操作簡便，價格便宜。電磁流量計主要用于測量導(dǎo)電介質(zhì)的液體流量，作為體積流量測量，其測量原理中不涉及流體的溫度、壓力、密度等，無壓力損失，且測量范圍大，新鮮水作為良好的導(dǎo)電介質(zhì)，選用電磁流量計是非常合理的。
　　但是流量范圍的選型不合理也會造成一定的計量誤差。由于節(jié)能要求，2008年第一凈化廠各裝置區(qū)新鮮水流量均安裝了管徑為DN80的電磁流量計，計量范圍為4~145m3/h。由于各單元用水量較小，導(dǎo)致小流量計量不上，如200萬裝置區(qū)新鮮水計量，正常生產(chǎn)時一般低于4m3/h，因而造成較大的計量誤差，增加了維護(hù)工作量，浪費(fèi)資金。
1.5.2污水
　　第一凈化廠污水按性質(zhì)分為三類：檢修污水、生活污水及集氣站來的含醇污水。其中，檢修污水來自裝置區(qū)原料氣分離器、原料氣過濾器排污及裝置檢修期間排污，主要含油類、硫化物、懸浮物和有機(jī)污染物(MDEA和TEG)等。其它混合污水主要是生活污水、場地、設(shè)備沖洗排水及分析化驗污水。
　　廠區(qū)污水采用間歇性處理，處理量維持在5-10m3/h。目前均采用金屬管轉(zhuǎn)子流量計，使用情況良好。主要表現(xiàn)在三個方面：第一，進(jìn)入計量前的污水基本都是經(jīng)過沉降初步分離或后續(xù)工藝處理后的，其中大的懸浮物、污泥、油份等含量明顯降低，并不會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的粘附而影響其上下垂直浮動，繼而影響計量結(jié)果。第二，廠區(qū)處理污水計量并不需要太高的精確度，而轉(zhuǎn)子流量計的精度一般為2.5級，是比較適用的；第三，轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)簡單，都為機(jī)械傳動部件，出現(xiàn)問題方便維修，經(jīng)濟(jì)實用。
　　氣田含醇污水中含有大量的CO2+、Mg2+、Fe2+、HCO3-等離子，同時還含有一定量的SO42-和溶解狀的CO2、H2S氣體，具有腐蝕性。在進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精處理之前，首先經(jīng)過預(yù)處理，除去大部分機(jī)械雜質(zhì)及CO2+、Mg2+、Fe2+等離子，同時加入了緩蝕阻垢劑，其腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象明顯減輕，由于介質(zhì)具有良好的導(dǎo)電性，故進(jìn)料量選用電磁流量計，其測量通道是一段無阻流檢測件光滑直管，使用效果較好，只需每年在檢修期間對流量計襯里進(jìn)行一次清潔。
2存在問題
2.1部分小流量計量不準(zhǔn)確
　　裝置區(qū)小流量計量主要包括脫硫、脫水閃蒸氣(烴類氣體和少量H2S、CO2)、汽提氣、小股貧液和酸液回流量等。脫硫脫水閃蒸氣量一般在30-50m3/h，3-12m3/h，氣提汽量為1m3/h左右，小股貧液流量基本為0.5m3/h，酸液回流量也在0-2m3/h，其流量范圍都比較小，采用的是轉(zhuǎn)子流量計或渦街流量計。由于這兩種流量計都存在計量死區(qū)的問題(流量太小時，轉(zhuǎn)子浮不起來，測量受影響；流速太低時，渦街流量計無法形成良好的漩渦，其頻率難以檢測)，致使某些小流量計量不上。另外，由于環(huán)境因素的影響或工藝條件的改變，這些流體實際流量的變化幅度較大，目前有幾臺流量計下限計量值高于實際流量值或上限計量值低于實際計量值，導(dǎo)致流量計無法正常計量。
2.2內(nèi)部流量儀表計量確認(rèn)工作難以開展
　　流量儀表的周期檢定是確認(rèn)其計量準(zhǔn)確度的一項重要措施，技術(shù)監(jiān)督部門制定的檢定規(guī)程都有明確的規(guī)定，進(jìn)行定期“離線”實流標(biāo)定或“在線”實流標(biāo)定。目前第一凈化廠天然氣、新鮮水外貿(mào)計量設(shè)備由天然氣計量站統(tǒng)一組織進(jìn)行周期檢定，而廠區(qū)內(nèi)部流量計大多運(yùn)行多年未進(jìn)行過實流檢定，計量準(zhǔn)確度無法確認(rèn)。主要原因在于多數(shù)內(nèi)部流量計不具備周期檢定條件。
　　一是流量計送外檢定費(fèi)用高，時間較長，裝置檢修的二十多天無法保證流量計正常檢畢運(yùn)回；二是某些工藝條件限制無法拆卸或拆裝難度太大。一般只是在檢修期間檢查傳輸線路、清洗計量管路雜物、檢查流量計內(nèi)部參數(shù)等，卻無法對其計量準(zhǔn)確度進(jìn)行評價確認(rèn)。計量站現(xiàn)有一臺小氣體流量檢定裝置，只能檢定DN100以下的速度式流量計，檢定量程較小，除鍋爐燃?xì)獾氖�臺流量計可以校驗外，其余都無法檢定。
3結(jié)論與建議
3.1流量儀表的合理選型是關(guān)鍵
　　流量儀表的選型對儀表能否成功使用往往起著非常關(guān)鍵的作用，由于被測對象的復(fù)雜性以及儀表種類繁多、性能指標(biāo)各異，使得儀表的選型極為復(fù)雜、困難。要正確、有效地選擇流量儀表，首先必須熟悉被測對象的流體特性和儀表自身性能，同時還應(yīng)考慮安裝條件、環(huán)境條件和費(fèi)用等多方面因素。在流體特性方面，必須考慮流體的溫度、壓力、密度、粘度、腐蝕性、導(dǎo)電率等；在儀表性能方面，不同測量對象有其不同側(cè)重點(diǎn)，主要包括準(zhǔn)確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍、信號輸出特性、響應(yīng)時間、壓力損失等；在安裝條件方面，主要考慮儀表安裝方向、流動方向、管徑、上下游側(cè)直管段長度、維修空間等，不同原理的測量方法對安裝要求差異也很大，例如差壓式、渦輪式流量計需要長的上游直管段，以保證流體的紊流速度分布，而轉(zhuǎn)子流量計則要求較低；在環(huán)境條件方面必須考慮環(huán)境溫度、濕度、安全性、電磁干擾等；在費(fèi)用方面應(yīng)包括儀表購置、安裝、校準(zhǔn)、維護(hù)等多項費(fèi)用。
　　根據(jù)以上選型原則，結(jié)合第一凈化廠流量計使用現(xiàn)狀，下面給出天然氣凈化廠各種介質(zhì)流量計選型的一些建議(如表1)。
表1不同測量介質(zhì)流量計選型建議表

測量介質(zhì)				建議選用流量計
天然氣	原料氣			孔板流量計
	產(chǎn)品氣	大管徑計量		超聲波流量、渦輪流量計
		小管徑計量		孔板流量計、旋進(jìn)漩渦流量計
酸氣				熱式質(zhì)量流量計、動差式流量計
蒸汽				智能渦街流量計(帶溫度、壓力補(bǔ)償)
化學(xué)溶液				轉(zhuǎn)子流量計
水	新鮮水			旋翼式水表、電磁流量計
	污水		生產(chǎn)、生活污水	電磁流量計、轉(zhuǎn)子流量計
			氣田含醇污水	電磁流量計
小流量介質(zhì)				旋翼式流量計、旋進(jìn)漩渦流量計(潔凈介質(zhì))

3.2計量儀表硬件維護(hù)管理是基礎(chǔ)
　　流量儀表的使用管理也是關(guān)鍵之一。往往儀表投運(yùn)初期工作表現(xiàn)正常，但經(jīng)過長期使用，檢測件腐蝕、磨損、積垢或堵塞，會造成計量精度下降，甚至發(fā)生故障。因此，精心維護(hù)成為提高流量計量儀表效率的基礎(chǔ)，對儀表本身乃至整個流量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)進(jìn)行日常管理和周期維修檢定，才能保證儀表的正常運(yùn)行。各類流量計都應(yīng)該嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計、安裝、使用、檢驗等工作，同時要加強(qiáng)對計量裝置、儀表、管路等的檢查、維護(hù)、保養(yǎng)工作。
3.3關(guān)于小流量計量的建議
(1)由于多數(shù)電遠(yuǎn)傳流量計都不同程度存在計量死區(qū)的問題，對于過小流量計量不上，因此流量計的合理選型(主要是流量計類型和測量范圍)成為小流量測量的重中之重，必須根據(jù)流體特性進(jìn)行深入調(diào)研，選用最合適的流量計。旋翼式流量計和旋進(jìn)漩渦流量計比較適用于小流量測量，但旋進(jìn)漩渦流量計對流體清潔度要求較高。
(2)對于流量變化范圍大的小流量介質(zhì)，可根據(jù)測量系統(tǒng)的設(shè)計，研究采用軟計量的方法，通過理論計算來確定流量。
3.4內(nèi)部流量儀表計量確認(rèn)的一些建議
(1)對于相同的流量計，可以通過流量計互換的方式來進(jìn)行流量的比對，從而對流量計的準(zhǔn)確性進(jìn)行評估。
(2)可購置移動式超聲波流量計，只需將超聲波流量計夾持在管道上，即可測量出流量值，然后與在用流量計測量值進(jìn)行比對，確認(rèn)其準(zhǔn)確度。

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