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。不論過熱還是飽和蒸汽，都有特殊的物性，因此存在諸多的計量問題和困難，在我國計量工作中的能源計量問題亟待解決。

 

石化企業(yè)部分裝置在實際生產(chǎn)過程中，蒸汽計量準(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)過程用能情況不同，在開工初期因產(chǎn)能設(shè)備未運行，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，還可以對系統(tǒng)提供外輸蒸汽，形成在生產(chǎn)裝置開工過程中，引入蒸汽，消耗蒸汽，開工正常后，就變成外輸蒸汽，因此在蒸汽計量上就產(chǎn)生了正向消耗計量和反向輸出計量的兩個方向的介質(zhì)流向，由于蒸汽介質(zhì)溫度高，管道直徑較大，常規(guī)可以測量正反向流量的流量計，如容積式流量計、速度式的渦輪流量計，電磁流量計和超聲波流量計，以及熱式質(zhì)量流量計、科氏質(zhì)量流量計等，均無法滿足使用要求。在同一管道中有正反兩個方向的流體，要同時實現(xiàn)測量，就比較難于實現(xiàn)。生產(chǎn)裝置在測量蒸汽流量時，常規(guī)做法是采用節(jié)流式流量計實現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件做一次測量元件，在同一條工藝管道上按照節(jié)流式流量計的要求，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，來解決雙向計量問題，但安裝費用大，且達到節(jié)流式流量計測量要求的前后直管段，在實踐現(xiàn)場環(huán)境中基本得不到有效滿足，兩個節(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)流件來解決測量蒸汽質(zhì)量流量的問題，在技術(shù)上是成熟產(chǎn)品，但用雙向平口化孔板測量元件解決雙向流蒸汽計量問題，行業(yè)內(nèi)應(yīng)用不多，但在 GB/T 2624-2006（ISO5167：2003(E)）中對雙向平口化孔板已有詳細規(guī)定，按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制造、安裝、使用的雙向平口化孔板流量計，是能獲得guojia標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的計量準(zhǔn)確度的。采用配置有雙差壓變送器的一體化孔板和流量計算機（流量計算轉(zhuǎn)換單元）可以實現(xiàn)氣（汽）體流量雙向測量。

 

1　工作原理

雙向平口孔板流量計與標(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。雙向平口化孔板流量計是一次檢測元件標(biāo)準(zhǔn)孔板在加工過程中，不切斜角，兩個端面均需要滿足，guojia標(biāo)準(zhǔn)中對上游端面的規(guī)定；中心節(jié)流孔的兩個邊緣也要符合guojia標(biāo)準(zhǔn)中對上游邊緣的規(guī)定；其孔板的厚度應(yīng)達到 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防止孔板變形。

（2）雙向平口化孔板在測量蒸汽輸入流向時的前直管段，在測量輸出流向時變?yōu)楹笾惫芏巍Ｒ虼饲�、后直管段都要求滿足guojia標(biāo)準(zhǔn)的對于前直管段的要求。

（3）直接采集正壓室壓力作為壓力補償信號，通過 HART 通信協(xié)議方式與運算模塊進行通信采集數(shù)據(jù)；安裝在輸入流向后方的溫度變送器也采用 HART 信號格式的提供溫度補償信號。

 

2　實施蒸汽輸入輸出兩個方向計量的方案

2.1　蒸汽計量的工藝參數(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；#大流量：50t/h；介質(zhì)溫度：200℃；操作壓力：1.0MPa；計量方式：輸入輸出雙向動態(tài)計量。

（2）3.5MPa 蒸汽：工藝安裝管徑：ф259mm，管道壁厚 7mm；管道材質(zhì)：20# 鋼；#大流量：60t/h；介質(zhì)溫度：450℃；操作壓力：3.5MPa；計量方式：輸入輸出雙向動態(tài)計量。

 

2.2　蒸汽輸入輸出雙向計量的節(jié)流式流量計組成

通過采用結(jié)構(gòu)新穎的雙向孔板和現(xiàn)代技術(shù)手段解決密度計算，寬量程（實時計算流出系數(shù) C、流速可膨脹系數(shù) ε）計算等問題。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，不僅解決小流量低差壓時（4~20）mA 模擬信號誤差大的問題，還可以讀取正壓側(cè)膜盒靜壓作為流量測量的壓力補償數(shù)據(jù)。同時溫度補償熱電阻采用了 HART 溫變，從控制室到現(xiàn)場只需要一根兩芯電纜就可以解決信號傳輸問題，其系統(tǒng)構(gòu)成簡潔，可靠性高，也降低了系統(tǒng)造價。

 

2.3　蒸汽雙向計量系統(tǒng)主要功能

運算模塊安裝在室內(nèi)機柜，可循環(huán)顯示當(dāng)前瞬時流量、累積流量、介質(zhì)溫度、介質(zhì)壓力等參數(shù)量。DCS 系統(tǒng)顯示瞬時流量計、累積流量及歷史趨勢，以便更好查證雙向計量系統(tǒng)狀態(tài)，DCS 系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)終端計算機上傳實時數(shù)據(jù)，便于業(yè)務(wù)負責(zé)部門方便管理和生產(chǎn)，可通過網(wǎng)絡(luò)查詢蒸汽計量數(shù)據(jù)。

 

3　結(jié)束語

（1）雙向平口化孔板流量計具有結(jié)構(gòu)簡單，無附件壓力損失，長期運行維護量小、壽命長，準(zhǔn)確度高，耐高溫、高壓等優(yōu)點。

（2）經(jīng)過一年多運行與應(yīng)用，雙向平口化孔板流量計非常好的解決了蒸汽雙向計量問題，計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，極大的化解了蒸汽產(chǎn)銷矛盾，為生產(chǎn)裝置在蒸汽消耗等成本核算方面，提供了準(zhǔn)確的計量數(shù)據(jù)。

 

相關(guān)產(chǎn)品tuijian：壓力控制器、射頻導(dǎo)納物位開關(guān)、一體化溫度變送器