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，因此存在諸多的計量問(wèn)題和困難，在我國計量工作中的能源計量問(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，蒸汽計量準確與否，直接關(guān)系到企業(yè)節能降耗，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(guò)程用能情況不同，在開(kāi)工初期因產(chǎn)能設備未運行，需要系統提供蒸汽熱源，而在正常生產(chǎn)中，產(chǎn)能設備發(fā)揮作用，產(chǎn)生的余熱轉換為蒸汽，除自用外，還可以對系統提供外輸蒸汽，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，因此在蒸汽計量上就產(chǎn)生了正向消耗計量和反向輸出計量的兩個(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(wú)法滿(mǎn)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)現測量，就比較難于實(shí)現。生產(chǎn)裝置在測量蒸汽流量時(shí)，常規做法是采用節流式流量計實(shí)現，采用標準節流件做一次測量元件，在同一條工藝管道上按照節流式流量計的要求，盡量保證前后直管段要求，安裝介質(zhì)流向相反的兩套節流式流量計，來(lái)解決雙向計量問(wèn)題，但安裝費用大，且達到節流式流量計測量要求的前后直管段，在實(shí)踐現場(chǎng)環(huán)境中基本得不到有效滿(mǎn)足，兩個(gè)節流件串聯(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)界采用標準節流件來(lái)解決測量蒸汽質(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量元件解決雙向流蒸汽計量問(wèn)題，行業(yè)內應用不多，但在 GB/T 2624-2006（ISO5167：2003(E)）中對雙向平口化孔板已有詳細規定，按照標準設計、制造、安裝、使用的雙向平口化孔板流量計，是能獲得guojia標準所規定的計量準確度的。采用配置有雙差壓變送器的一體化孔板和流量計算機（流量計算轉換單元）可以實(shí)現氣（汽）體流量雙向測量。

 

1　工作原理

雙向平口孔板流量計與標準孔板相比，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準孔板在加工過(guò)程中，不切斜角，兩個(gè)端面均需要滿(mǎn)足，guojia標準中對上游端面的規定；中心節流孔的兩個(gè)邊緣也要符合guojia標準中對上游邊緣的規定；其孔板的厚度應達到 0.005 ～ 0.02D，D 為管道內徑，并在結構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量蒸汽輸入流向時(shí)的前直管段，在測量輸出流向時(shí)變?yōu)楹笾惫芏�。因此前、后直管段都要求滿(mǎn)足guojia標準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(guò) HART 通信協(xié)議方式與運算模塊進(jìn)行通信采集數據；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(shí)施蒸汽輸入輸出兩個(gè)方向計量的方案

2.1　蒸汽計量的工藝參數

（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(dòng)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(dòng)態(tài)計量。

 

2.2　蒸汽輸入輸出雙向計量的節流式流量計組成

通過(guò)采用結構新穎的雙向孔板和現代技術(shù)手段解決密度計算，寬量程（實(shí)時(shí)計算流出系數 C、流速可膨脹系數 ε）計算等問(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，不僅解決小流量低差壓時(shí)（4~20）mA 模擬信號誤差大的問(wèn)題，還可以讀取正壓側膜盒靜壓作為流量測量的壓力補償數據。同時(shí)溫度補償熱電阻采用了 HART 溫變，從控制室到現場(chǎng)只需要一根兩芯電纜就可以解決信號傳輸問(wèn)題，其系統構成簡(jiǎn)潔，可靠性高，也降低了系統造價(jià)。

 

2.3　蒸汽雙向計量系統主要功能

運算模塊安裝在室內機柜，可循環(huán)顯示當前瞬時(shí)流量、累積流量、介質(zhì)溫度、介質(zhì)壓力等參數量。DCS 系統顯示瞬時(shí)流量計、累積流量及歷史趨勢，以便更好查證雙向計量系統狀態(tài)，DCS 系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )終端計算機上傳實(shí)時(shí)數據，便于業(yè)務(wù)負責部門(mén)方便管理和生產(chǎn)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )查詢(xún)蒸汽計量數據。

 

3　結束語(yǔ)

（1）雙向平口化孔板流量計具有結構簡(jiǎn)單，無(wú)附件壓力損失，長(cháng)期運行維護量小、壽命長(cháng)，準確度高，耐高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)。

（2）經(jīng)過(guò)一年多運行與應用，雙向平口化孔板流量計非常好的解決了蒸汽雙向計量問(wèn)題，計量數據準確，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，提供了準確的計量數據。

 

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