摘要：結(jie)合作者(zhe)多(duo)年從事石(shi)化行(hang)業流(liu)量儀表(biao) 應(ying)用的(de)實踐(jian)，闡(chan)述了流(liu)量計選(xuan)型(xing)的基(ji)本原則與(yu)方法(fa),并對諸如(ru)地下大口(kou)徑(jing)流(liu)量測(ce)量、小流量(liang)低壓(ya)瓦斯流(liu)量(liang)測量(liang)以及(ji)液化(hua)石油(you)氣的(de)流量測量(liang)等難以解決的(de)問題(ti),提出了較(jiao)爲實用的(de)選型(xing)技術。
0引言(yan)
　　石化(hua)行業流體(ti)的種(zhong)類較(jiao)多,主要有(you)蒸汽、新鮮(xian)水、軟(ruan)化水(shui)、風(淨化風(feng)、非淨(jing)化(hua)風)、氫氣、氮氣(qi)、二氧(yang)化碳(tan)氣體、污水(shui)(包括含硫污水、含油(you)污水(shui)、生活(huo)污水等);在石(shi)化原料(liao)和産(chan)品(pin)方(fang)面,主要有(you)瓦(wa)斯(包括(kuo)壓力(li)小(xiao)于(yu)0.1MPa的低(di)壓瓦(wa)斯、高壓瓦(wa)斯)、石(shi)腦油(you)、液化油、輕(qing)烴(丙(bing)烯、丁(ding)烯、丁烷、丁(ding)二烯(xi)、戊烷等(deng))汽(qi)油、柴(chai)油、煤油(you)、臘油、渣(zha)油。輸(shu)送(song)流體的(de)管線(xian)粗細差别(bie)又很大(da)(DN15~DN300)。流體的(de)物理(li)性質(如溫(wen)度、壓(ya)力、密(mi)度粘(zhan)度等)和(he)化(hua)學性質(如(ru)腐蝕性)差(cha)異也很大(da)，同時(shi)流量範圍波動(dong)較大。沒有哪--種流量(liang)計能(neng)夠全(quan)部覆(fu)蓋上述各(ge)種情(qing)況。根(gen)據經(jing)驗,要(yao)實現(xian)流量的準(zhun)确和可靠(kao)的測量,流(liu)量儀表的(de)選型即是(shi)第--關(guan)，也(ye)是(shi)最重(zhong)要的--關。當然,還(hai)有流量儀(yi)表正(zheng)确安(an)裝、精心維(wei)護的問題(ti)，但選(xuan)型正(zheng)确與(yu)否是(shi)至關重(zhong)要(yao)的。
　　下面針(zhen)對上述石(shi)化行業流量測量的實(shi)際情況(kuang),并結合自(zi)己十(shi)幾年來在(zai)流量(liang)儀表選(xuan)型(xing)應用(yong)中的(de)經驗和教(jiao)訓,談談個(ge)人看(kan)法。
1流(liu)量儀(yi)表選(xuan)型原(yuan)則(ze)和步驟(zhou)
①石化(hua)行業首先(xian)要考慮儀(yi)表的(de)防爆(bao)性能(neng)要滿(man)足現場要(yao)求,不僅要考(kao)慮(lü)流量(liang)計本身的防爆(bao)性能，還(hai)要(yao)從整(zheng)個測(ce)量系(xi)統進(jin)行考(kao)慮。這是關(guan)系到(dao)安全(quan)使用的重(zhong)大(da)問(wen)題,萬(wan)萬不可忽(hu)視。
②摸(mo)清被(bei)測(ce)流(liu)體的(de)工藝條(tiao)件,包括(kuo):流量(liang)範圍(最大(da)正常、最小(xiao));允許(xu)壓力(li)損失(shi);操作(zuo)溫度、壓力(li)、密度、粘度、飽(bao)和(he)蒸汽(qi)壓(針對有(you)些容(rong)易氣(qi)化(hua)的液體(ti));腐蝕(shi)性(xing);含雜質(zhi)情況(kuang);工藝對測(ce)量不确定度的要求。
③流量儀表(biao)的技(ji)術選型。根(gen)據上述(shu)兩(liang)點并(bing)結合以往使用(yong)中的(de)經驗選擇(ze)技術(shu)指标(biao)滿足工藝(yi)要(yao)求的流(liu)量計。
④性能(neng)、價格(ge)比。現(xian)在是市場(chang)經濟,企業投資(zi)要考慮成本。因(yin)此,對流量計選(xuan)型中(zhong)不僅要考(kao)慮技術上的适(shi)用性(xing),同(tong)時(shi)要考(kao)慮投資(zi)的經濟(ji)性。在(zai)滿足技術(shu)要求的前(qian)提下(xia),首先不要(yao)盲目(mu)提高測(ce)量(liang)精度(du),精度的(de)提高需(xu)要靠(kao)投資(zi)的增(zeng)加來(lai)滿足;第二(er)是國(guo)産(chan)流(liu)量計(ji)和進口流量計(ji)的比(bi)較,要經過質量、壽命、維護(hu)量投資等(deng)多方(fang)面的比較(jiao)才能(neng)确定,絕不(bu)是有(you)國産的(de)就(jiu)不用(yong)進口的那(na)麽簡單,有(you)些(xie)情況用(yong)國産(chan)的(de)并(bing)不一(yi)定就(jiu)節(jie)約(yue)投資(zi)。
2石化行(hang)業實例(li)
2.1水的(de)大(da)流量測(ce)量
　　石化行(hang)業中(zhong)新水(shui)和循(xun)環水(shui)用量(liang)較大(da),因此(ci)管徑(jing)較.粗(一般(ban)爲DN400~DN1000),而且在北方(fang)爲解(jie)決冬季防(fang)凍問題(ti),大多數管線埋于(yu)地下(xia),對于老(lao)廠(chang)來講(jiang),舊管(guan)線多(duo)。針對(dui)這種情(qing)況(kuang),我們(men)解決的辦法是(shi)采用(yong) 外(wai)卡(ka)式超聲流(liu)量計 進行(hang)測量。它的(de)優點(dian)是:
①安(an)裝方(fang)便,不(bu)用切(qie)斷管線,在(zai)不停(ting)産(chan)斷流的(de)情況下既可安(an)裝。
②換(huan)能(neng)器(qi)位于(yu)井下,甚至(zhi)浸于(yu)水中(zhong)(浸(jin)人(ren)深度(du)不超(chao)過3m)也(ye)能正(zheng)常工(gong)作,這(zhe)是其(qi)它多數流(liu)量計(ji)無法(fa)相(xiang)比的。.
③維(wei)護量小。根(gen)據我(wo)們的(de)經驗,每年(nian)檢查一次(ci)換能(neng)器與管線結合(he)情況(包(bao)括位置(zhi)是否有移(yi)動,耦(ou)合劑(ji)是否(fou)充滿等)即(ji)可(ke)滿足測(ce)量要(yao)求。
④從(cong)經濟(ji)性上(shang)講(jiang),它更适(shi)用于大口徑管(guan)線的(de)流量(liang)測量(liang)，因爲(wei) 超聲流量(liang)計 的(de)價格基本(ben)與口徑(jing)無(wu)關。從投資(zi)的角度與(yu)其它流量(liang)計相比,大(da)口徑就更(geng)爲經濟。但(dan)它也有不(bu)足(zu)之處,就(jiu)是測(ce)量精(jing)度不是很(hen)高,一般爲(wei)+1.0%~+2.0%,就新(xin)水和循環(huan)水的(de)測(ce)量來講(jiang),也足以滿(man)足。再有從一次(ci)性投(tou)資上,它與(yu) 電磁(ci)流量(liang)計(ji) 等相比(bi)，測量口徑(jing)應該(gai)在DN200以上才能體(ti)現出經(jing)濟(ji)性來。當然(ran)口徑大于(yu)DN500,那它(ta)的(de)經(jing)濟性(xing)就更(geng)明(ming)顯了。我(wo)公司(si)目前在新水和(he)循(xun)環水流(liu)量測量中,口徑(jing)在DN200以(yi)上(shang)的管線(xian),基本(ben)上(shang)使(shi)用的(de)都是(shi)超聲流量(liang)計,大.約有(you)30幾套(tao)。我們(men)使用超聲(sheng)流量(liang)計(ji)是(shi)從1989年(nian)開始(shi)的(de)。從十多(duo)年的(de)使用(yong)經驗(yan)上看(kan)，效果還是(shi)很好(hao)的,特别是随着單片機技(ji)術在超(chao)聲(sheng)流量計變送器中的(de)應用,現在(zai)可以(yi)采用(yong)直(zhi)接測量(liang)時差(cha)結果來測量,大(da)大(da)提高了(le)測量精度(du)和測量的(de)穩定性。
⑤對(dui)于結垢嚴重或(huo)管線外皮腐蝕(shi)嚴重(zhong)的水(shui)管線，采用超聲流量(liang)計測量(liang)時(shi),信号(hao)穩定(ding)性(xing)不好,建(jian)議采用 插(cha)人式(shi)電磁流量計 。
2.2小(xiao)流量(liang)瓦(wa)斯測t
　　石(shi)化行(hang)業中瓦斯(si)氣體流(liu)量測量(liang)也是較難解決(jue)的問題(ti),特(te)别是(shi)低壓(ya)、低(di)流速瓦(wa)斯流(liu)量(liang)的測量,原來(lai)我們(men)采用(yong) 孔闆流量計 或 渦輪流(liu)量計 進(jin)行測量,因流速(su)低,影(ying)響測量精(jing)度,采(cai)用縮(suo)徑提高流(liu)速(su),但又受(shou)壓損(sun)限(xian)制(zhi)。後來(lai)采用 氣體渦輪(lun)流量計 進(jin)行測量,并配壓力補(bu)償,經過近(jin)3年的實.踐(jian),使用效果(guo)很好,儀(yi)表每年(nian)拆下标定(ding),精度(du)變化不(bu)大(da)。渦輪(lun)壓損(sun)小、靈(ling)活,低(di)流速對它(ta)的使用壽命影響不(bu)大。對于管(guan)徑大于DN150的(de)低(di)流速瓦(wa)斯流量(liang)測(ce)量,采(cai)用 熱式(shi)氣體質(zhi)量流量(liang)計(ji) ,應用(yong)效果(guo)也較(jiao)好。
2.3液(ye)化油(you)及輕(qing)烴流測量t
　　液化油和(he)輕烴(主要有丙(bing)烯、丁(ding)烯、丁二烯(xi)、戊烷)的(de)流(liu)量測(ce)量，要(yao)想做到高(gao)精度(du)(體積+0.5%)也是比較(jiao)難的。孔闆(pan)測量肯定(ding)達不(bu)到的。這裏(li)關鍵(jian)難以(yi)解決的問題有(you)兩點,首先(xian)是這類流(liu)體的氣化問題(ti),它造(zao)成流體(ti)氣、液兩(liang)相,就(jiu)是用價格(ge)比較貴(gui)的(de)進口質量(liang)流量(liang)計也(ye)難以(yi)解決此問(wen)題,特(te)别是對于(yu)間斷輸送的情況，更(geng)易(yi)産(chan)生氣(qi)化現象;第二是(shi)該類液體自潤(run)滑性(xing)非常(chang)差,普(pu)通的(de)容(rong)積(ji)式儀(yi)表和禍輪(lun)流量(liang)計測量(liang)該(gai)流體(ti),軸與軸承(cheng)之間(jian)的磨損非(fei)常嚴(yan)重,造(zao)成儀表壽(shou)命短(duan),故障(zhang)率高(gao),維護(hu)難。在(zai)儀表(biao)選型(xing)上,80年(nian)代質(zhi)量流量計(ji)在國(guo)内不(bu)普及時,我(wo)們試用(yong)過(guo) 齒輪流量(liang)計 、羅茨流(liu)量計(ji)、國(guo)産(chan)石墨(mo)軸承(cheng)的渦輪流(liu)量計(ji),使用(yong)效果非常(chang)不好,平均(jun)故障時間爲2個(ge)月,平均(jun)壽命(主(zhu)要是(shi)轉子(zi)和軸(zhou)承部(bu)分(fen))爲半年(nian)。從實踐經(jing)驗上看,采(cai)用渦輪流(liu)量計不失(shi)爲測量液(ye)化油(you)和輕(qing)烴類流(liu)體(ti)一種(zhong)比較(jiao)經(jing)濟實用(yong)的方案(an),并(bing)且它測量(liang)這類介質(zhi)的壓(ya)損約(yue)是質(zhi)量流(liu)量計的十(shi)分之一,節(jie)能效(xiao)果明(ming)顯。但選型(xing)時必須注意所(suo)選渦輪流量計(ji)軸和軸(zhou)承的材質,最好(hao)是(shi)碳化(hua)鎢軸(zhou),人造(zao)寶石軸承,能(neng)确保其(qi)耐磨性。如果經濟條(tiao)件(jian)允許,目(mu)前采用質(zhi)量流(liu)量計(ji)還是優于(yu)渦輪流量(liang)計。再(zai)就是如(ru)何(he)防止(zhi)流體(ti)因低于飽合蒸(zheng)汽壓而産(chan)生氣(qi)化的問題,此問(wen)題也(ye)是不(bu)容忽視的(de)。
　　二催(cui)化産(chan)液化(hua)油直(zhi)接送(song)大(da)分餾進(jin)料,多年來(lai)該表(biao)測量(liang)的累(lei)計量(liang)總是(shi)比(bi)大分餾(liu)進料量(liang)大(da)4%~6%。1999年,我(wo)們對二催化出(chu)裝置流量(liang)計處(chu)的液(ye)體壓力和(he)溫度(du)進行(hang)實地(di)測量,然後再計(ji)算該流體的飽(bao)合蒸(zheng)汽壓,發現(xian)實際工況不能(neng)滿足(zu)此飽和蒸(zheng)汽壓要(yao)求(qiu),部分液體(ti)氣(qi)化變成(cheng)氣相,造(zao)成(cheng)測量(liang)值比(bi)實(shi)際值偏(pian)高。檢查工(gong)藝流(liu)程,發(fa)現(xian)液化油(you)回流(liu)罐(guan)液(ye)位串級調(diao)節回路中(zhong)内環流量調節(jie)閥在(zai)該流量計(ji)前,爲了使(shi)回流罐液位相(xiang)對穩(wen)定,内(nei)環(huan)流(liu)量調節閥(fa)頻(pin)繁(fan)開關(guan),使得閥(fa)後(hou)壓力(li)波動(dong)較大(da),并伴(ban)有氣(qi)蝕現(xian)象,造成氣、液(ye)兩(liang)相。1999年(nian)4月份大(da)修(xiu)中,我(wo)們将(jiang)該表移至(zhi)調節閥前(qian),效果(guo)明顯，流量計測(ce)量正确(que),基(ji)本上(shang)與大(da)分餾進料(liao)量相(xiang)一(yi)緻(zhi)。間斷送量(liang)也容易因(yin)收方(fang)排空收油(you)造成(cheng)系統(tong)壓力(li)下降,産(chan)生(sheng)氣化(hua)現象。解(jie)決辦法(fa)是在流量計後(hou)加自力(li)式調節(jie)閥,以保證(zheng)流量(liang)計背壓(ya)高于液(ye)體飽合(he)蒸(zheng)汽壓(ya)1.5~2倍,效果(guo)也很好(hao)。
2.4汽油煤(mei)油(you)、柴油(you)流測(ce)t
　　汽(qi)油(you)、煤油(you)、柴油(you)三(san)大油品(pin)是石(shi)化行業的(de)主要成品(pin),它的(de)計量(liang)正确與否(fou)直接(jie)影響到企(qi)業的(de)經濟效益(yi)。原來采用的是(shi)腰輪和齒(chi)輪流(liu)量計，測量(liang)精度(du)低(一(yi)般(ban)爲+0.5%),故障(zhang)率較(jiao)高(gao),而且遠(yuan)傳發(fa)信不(bu)可靠(kao),近3年來,逐步進(jin)行了(le)改造,DN100以下(xia)管線多采(cai)用質(zhi)量流(liu)量計,與前(qian)者相(xiang)比具有不用測溫(wen)、測密度(du)進行(hang)換算(suan),直接得到質(zhi)量、流量(liang)，而且(qie)質量(liang)測量(liang)精度(du)爲(wei)0.2%,DN150以上管(guan)線采用(yong)金屬刮(gua)闆流量(liang)計,與腰(yao)輪和齒輪(lun)流量(liang)計相(xiang)比(bi)，雖然同(tong)爲容積(ji)式(shi)儀表(biao),但其(qi)體(ti)積(ji)小、重(zhong)量輕、測量(liang)精度(du)高(優(you)于(yu)0.2%),而且故(gu)障率低(di),在近3年(nian)使用中，隻發生(sheng)過兩次(ci)小(xiao)的故(gu)障。
2.5蒸(zheng)汽流(liu)量測(ce)量
　　目前我們應用較多的還是(shi)标準孔闆(pan)測量元件(jian),它的優點(dian)是穩(wen)定性好、可(ke)靠性(xing)高(gao),但範圍(wei)度(量程比)太窄(zhai)(3:1),在北方冬季和(he)夏季的蒸(zheng)汽負(fu)荷變化較大,因(yin)此改量程很不(bu)方便(bian),前(qian)幾(ji)年試(shi)用過幾台 渦街(jie)流量(liang)計 ,但由于(yu)企業(ye)都是過熱(re)蒸汽,渦街的敏(min)感元(yuan)件(jian)長(zhang)期受(shou)熱老(lao)化得比較(jiao)快,最長(zhang)的使用(yong)時間(jian)約(yue)爲1年,同(tong)時它的抗震性(xing)不好,輸出脈沖(chong)時常(chang)亂跳,造成(cheng)虛假(jia)測量值。2000年(nian)我們(men)試用(yong)2台内(nei)藏文(wen)丘(qiu)利(li)節流(liu)元件(jian)，效果(guo)較好(hao),它的一(yi)-次測量(liang)元件的範(fan)圍度可以(yi)達(da)到1:8,再配(pei)合流量變送器(qi)的量(liang)程比(bi),基本(ben)可以滿足(zu)冬季、夏季蒸汽負荷(he)變化的要(yao)求。
我(wo)們流(liu)量儀表的(de)實際選型應用(yong)情況列于表1。

注:流量計(ji)總台數爲(wei)567台。其中孔(kong)闆、羅(luo)茨、齒(chi)輪等(deng)流(liu)量(liang)計應用比例較大,是(shi)由于曆(li)史(shi)原因(yin)造成(cheng)的。如前所(suo)述,我們(men)目(mu)前正(zheng)在分(fen)批、分期的(de)加以更(geng)新(xin)改造(zao),以滿(man)足企(qi)業計(ji)量管理(li)的(de)要求。
3對流量(liang)計二次(ci)儀表發(fa)展方向(xiang)的一些看(kan)法
　　目(mu)前單片機(ji)技術已經(jing)廣(guang)泛應用(yong)于二次顯(xian)示累(lei)計儀表,這爲二(er)次儀表(biao)功能的(de)擴展(zhan)提(ti)供了一(yi)個開放(fang)性(xing)開發(fa)平台(tai),硬件已趨(qu)成熟,關鍵(jian)在于軟件(jian)的開發。
　　過(guo)去常規的(de)二次(ci)顯示累計儀表(biao),隻能顯示瞬時(shi)流量(liang)和累計流(liu)量,運算也(ye)隻能(neng)是簡(jian)單的加臧(zang)、乘、除,開(kai)方運算。而單片機的應(ying)用,使(shi)二次(ci)儀表(biao)變成(cheng)了1台(tai)計算(suan)機,可以進行比(bi)較複(fu)雜的(de)運算(suan)。同時(shi),它的(de)存儲(chu)量越來(lai)越(yue)大,便(bian)于将-些補償運(yun)算的表格放于(yu)其中(zhong)。所以(yi)筆者(zhe)認爲(wei),應該針對(dui)比較典(dian)型(xing)的流(liu)體,例(li)如蒸汽、各(ge)種油(you)品、各種氣(qi)體,根(gen)據(ju)國(guo)家或(huo)行業(ye)标準給出(chu)溫度、壓力(li)、密度(du)補償公式(shi)或表(biao)格,開發(fa)出(chu)通用(yong)的軟件,并便其(qi)模塊(kuai)化，裝人二(er)次儀(yi)表軟(ruan)件中(zhong)，同時将(jiang)流(liu)量計(ji)的标(biao)定曲(qu)線分(fen)段裝(zhuang)人(ren)二(er)次儀(yi)表軟件中,這樣就能(neng)充(chong)分(fen)發揮(hui)智能儀表(biao)的功能,在不(bu)增(zeng)加硬(ying)件的情況(kuang)下,提(ti)高流量計的測(ce)量精度。 　
4結束語
　　綜上(shang)所述,不難(nan)看出，流(liu)量計選型是(shi)一項技術(shu)性、實用性、責任(ren)性強(qiang)的工作,要(yao)做好這(zhe)項(xiang)工作(zuo),主要把握住兩(liang)點,第一是對被(bei)測量對(dui)象的工(gong)況條件.物(wu)理化(hua)學性質(zhi)、測(ce)盤能(neng)力要了解(jie)清楚(chu),這樣(yang)才能做到(dao)對症(zheng)下(xia)藥(yao)，有的(de)放矢(shi),少繳“學費(fei)”;第二(er)就是對各種流(liu)量計的測(ce)量原(yuan)理(li)有(you)透徹了解,同(tong)時還要(yao)掌握各廠(chang)家的産品(pin)質量的最(zui)新動态,主(zhu)要是(shi)可靠(kao)性和(he)穩定(ding)性。企業應(ying)用更講究(jiu)流量(liang)計的(de)實用性。

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