石化企業蒸汽雙向流測量的應用

摘 要：石油化工企業部分裝置在實際生產過程中，蒸汽計量準確與否，直接關系到企業節能降耗，成本核算，關系到企業經濟效益。雙向平口化孔板流量計具有結構簡單，無附件壓力損失，長期運行維護量小、壽命長，準確度高，耐高溫、高壓等優點。

關鍵詞：雙向流;雙向平角孔板;運行維護

蒸汽作為重要的載能工質，在石油化工、金屬冶煉和城市供熱行業中均有廣泛的應用。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。

石化企業部分裝置在實際生產過程中，蒸汽計量準確與否，直接關系到企業節能降耗，成本核算，關系到企業經濟效益。

石化企業部分生產裝置在正常生產中，因各生產過程用能情況不同，在開工初期因產能設備未運行，需要系統提供蒸汽熱源，而在正常生產中，產能設備發揮作用，產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生了正向消耗計量和反向輸出計量的兩個方向的介質流向，由于蒸汽介質溫度高，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，以及熱式質量流量計、科氏質量流量計等，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，要同時實現測量，就比較難于實現。生產裝置在測量蒸汽流量時，常規做法是采用節流式流量計實現，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，安裝介質流向相反的兩套節流式流量計，來解決雙向計量問題，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，在實踐現場環境中基本得不到有效滿足，兩個節流件串聯安裝，介質壓力損失成倍增加，其損耗的能量不容忽視。

業界采用標準節流件來解決測量蒸汽質量流量的問題，在技術上是成熟產品，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，是能獲得國家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程中，不切斜角，兩個端面均需要滿足，國家標準中對上游端面的規定;中心節流孔的兩個邊緣也要符合國家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為后直管段。因此前、后直管段都要求滿足國家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HART通信協議方式與運算模塊進行通信采集數據;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

（1）1.0MPa蒸汽：工藝安裝管徑：ф259mm，管道壁厚7mm;管道材質：20#鋼;最大流量：50t/h;介質溫度：200℃;操作壓力：1.0MPa;計量方式：輸入輸出雙向動態計量。

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

2.2 蒸汽輸入輸出雙向計量的節流式流量計組成

通過采用結構新穎的雙向孔板和現代技術手段解決密度計算，寬量程（實時計算流出系數C、流速可膨脹系數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，還可以讀取正壓側膜盒靜壓作為流量測量的壓力補償數據。同時溫度補償熱電阻采用了HART溫變，從控制室到現場只需要一根兩芯電纜就可以解決信號傳輸問題，其系統構成簡潔，可靠性高，也降低了系統造價。

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，可循環顯示當前瞬時流量、累積流量、介質溫度、介質壓力等參數量。DCS系統顯示瞬時流量計、累積流量及歷史趨勢，以便更好查證雙向計量系統狀態，DCS系統通過網絡終端計算機上傳實時數據，便于業務負責部門方便管理和生產，可通過網絡查詢蒸汽計量數據。

3 結束語

（1）雙向平口化孔板流量計具有結構簡單，無附件壓力損失，長期運行維護量小、壽命長，準確度高，耐高溫、高壓等優點。

（2）經過一年多運行與應用，雙向平口化孔板流量計完美的解決了蒸汽雙向計量問題，計量數據準確，極大的化解了蒸汽產銷矛盾，為生產裝置在蒸汽消耗等成本核算方面，提供了準確的計量數據。

作者簡介：伽曉煒（1969-），男，河南許昌人，本科，工程師，現從事計量技術工作。